DE60310649T2

DE60310649T2 - Leitfähige Elastomerzusammensetzung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE60310649T2
Application number: DE2003610649
Authority: DE
Inventors: Takayuki Kobe-shi Hattori; Tetsuo Kobe-shi Mizoguchi; Toshiaki Kobe-shi Sakai; Hideyuki Kobe-shi Okuyama
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2007-11-15
Anticipated expiration: 2023-07-19
Also published as: US20040135129A1; CN1475865A; EP1385176A1; KR20040010279A; EP1385176B1; US7141183B2; KR100854135B1; DE60310649D1; CN1475865B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine leitfähige Elastomerzusammensetzung, ein Verfahren zum Herstellen derselben und aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetzte leitfähige Bauteile. Insbesondere wird die leitfähige Elastomerzusammensetzung erfolgreich für leitfähige Bauteile eingesetzt, wie beispielsweise für leitfähige Bänder einschließlich einem Überführungsband, und für leitfähige Walzen einschließlich einer Übertragungswalze, einer Antriebswalze, einer Entwicklerwalze und einer Ladewalze für eine Kopiermaschine, einen Drucker und dergleichen. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt die Bereitstellung einer leitfähigen Elastomerzusammensetzung mit einer gummiähnlichen Beständigkeit, Elastizität und Flexibilität, mit einer harzartigen Formbarkeit sowie mit einem geringen elektrischen Widerstand durch Verbessern eines ionenleitfähigen Mittels, welches in der leitfähigen Elastomerzusammensetzung enthalten sein soll.
Beschreibung des Standes der Technik
Es ist notwendig, dass leitfähige Bauteile, wie beispielsweise leitfähige Bänder, wie ein Überführungsband, und leitfähige Walzen, wie eine Übertragungswalze, eine Antriebswalze, eine Entwicklerwalze und eine Ladewalze, für eine Kopiermaschine, einen Drucker und dergleichen einen ausreichend stabilen elektrischen Widerstandswert aufweisen.
Als Verfahren, um ein leitfähiges Bauteil dieser Art mit elektrischer Leitfähigkeit zu versehen, sind die nachfolgenden zwei Verfahren bekannt: In einem dieser Verfahren wird eine elektroleitfähige Polymerzusammensetzung enthaltend einen leitfähigen Füllstoff, wie beispielsweise Pulver aus Metalloxid oder Ruß, eingesetzt, und in einem anderen Verfahren wird ein ionenleitfähiges Polymer, wie beispielsweise Urethan-Kautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) und Epichlorhydrin-Kautschuk, verwendet.
Die US 5,965,206 betrifft eine Zusammensetzung, welche ein thermoplastisches oder elastomeres, Substrat bildendes Polymermaterial (A) sowie eine antistatische Mischung (B) in der Form von zusammenhängenden Fasern enthält, wobei die Mischung (b1) ein organisches Polymermaterial enthält, welches faserförmig ist oder beim Mischen Fasern bildet und in dem thermoplastischen oder elastomeren, Substrat bildenden Polymermaterial (A) nicht löslich ist, (b2) ein zur Ionenladungsleitung fähiges Polymer oder Copolymer enthält sowie (b3) ein Salz einer anorganischen oder gering molekulargewichtigen organischen Protonensäure enthält.
Die WO 99/33918 offenbart eine antistatische Polymerzusammensetzung, welche ein oder mehrere Polymere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Polycarbonat, Polyamid, Polyoxymethylen, Polyphenylensulfid und Verbindungen von Polyphenylenoxid und Polystyrol als Komponente (A), ein ionenleitfähiges Polymer auf Basis von Polyether als Komponente (B), eine Ionenquelle (C) sowie einen Weichmacher (D) enthält.
In dem Fall, in dem eine elektroleitfähige Polymerzusammensetzung eingesetzt wird, gibt es einen Bereich, in dem sich der elektrische Widerstand aufgrund einer geringfügigen Veränderung der zugegebenen Menge eines leitfähigen Füllstoffes schnell ändert. Folglich ist es sehr schwierig, den elektrischen Widerstand zu steuern. Des Weiteren weist der elektrische Widerstandswert Unterschiede in der Umfangsrichtung und der Breitenrichtung der leitfähigen Walze auf, weil es schwer ist, den leitfähigen Füllstoff in der Polymerzusammensetzung gleichmäßig zu dispergieren. Ferner weist die leitfähige Walze keinen konstanten elektrischen Widerstandswert auf, weil der elektrische Widerstandswert der leitfähigen Walze von der angelegten Spannung abhängt.
Daher wird gemäß einer neuen Tendenz anstelle einer aus dem elektroleitfähigen Polymer zusammengesetzten Walze ein aus einem ionenleitfähigen Polymer zusammengesetztes leitfähiges Bauteil in einer Kopiermaschine und in einem Drucker eingesetzt, von denen gefordert wird, dass diese durch Einsatz digitaler Bildverarbeitungstechnik und Farbbildverarbeitungstechnik eine hoch auflösende Bildqualität liefern und Energie einsparen. Unterschiedliche ionenleitfähige Polymere sind vorgeschlagen worden.
Beispielsweise wird in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8-34929 ein fester Polymerelektrolyt offenbart, um die Ionenleitfähigkeit und die mechanische Festigkeit des ionenleitfähigen Polymers zu erhöhen. Die Polymerphase mit niedriger Polarität des festen Polymerelektrolyten weist eine quervernetztende Struktur auf. Die Polymerkomponente der Polymerphase mit niedriger Polarität weist Doppelbindungen auf. Ein Teil der Doppelbindungen spaltet sich auf, um eine intramolekulare oder eine intermolekulare Quervernetzung zu bilden.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-183866 wird eine aus einem thermoplastischen Elastomer, welches, als dessen Hauptbestandteil eingesetzt, ein thermoplastisches Olefinelastomer sowie ein permanentes antistatisches Mittel enthält, zusammengesetzte Platte sowie ein Verfahren zum Herstellen der aus dem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzten Platte offenbart. Die Platte ist so entwickelt worden, dass diese recycelt werden kann, und dass verhindert wird, dass elektrische Probleme auftreten.
Allerdings weist der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-34929 offenbarte feste Polymerelektrolyt die Probleme auf, dass die Materialkosten und die Herstellungskosten hoch sind, und dass sowohl eine niedrige Druckbelastung als auch eine Thermoplastizität nicht erreicht werden kann.
In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-183866 offenbarten Platte ist das permanente antistatische Mittel nicht in dem thermoplastischen Olefinelastomer enthalten, um den Volumenwiderstand der Platte zu verringern, sondern um den Oberflächenwiderstandswert zu verringern, um dadurch eine antistatische Funktion zu realisieren. Folglich weist die Platte einen hohen elektrischen Widerstand auf. Auf der Basis der Grundkomponenten (ein Ultraviolettstrahlen absorbierendes Mittel HALS sowie Farbstoff, welche die Druckverformung und die Leitfähigkeit nicht beeinträchtigen, werden nicht eingesetzt) des in der Tabelle 1 gezeigten Beispiels 3, wurde in einem Versuch eine leitfähige Probe des in der Tabelle 2 gezeigten Vergleichsbeispiels 4 hergestellt. Das Ergebnis war, dass die Probe eine große Druckverformung aufwies und keinen bevorzugten Eigenschaftswert aufwies. Ein einen elektrisch leitfähigen Weichmacher enthaltendes antistatisches Mittel ist vorstellbar. Allerdings schadet solch ein antistatisches Mittel der mechanischen Eigenschaft der aus dem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzten Platte, verschlechtert die Druckverformung hiervon und verfärbt ein fotosensitives Bauteil. Daher kann die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 8- 183866 offenbarte Platte nicht für das leitfähige Bauteil einer Kopiermaschine und dergleichen eingesetzt werden.
Das in der Praxis für das leitfähige Bauteil eingesetzte ionenleitfähige Polymer ist hauptsächlich aus einer vulkanisierten Kautschukzusammensetzung, welche nicht recycelt werden kann, zusammengesetzt. Es ist vorstellbar, nicht die vulkanisierte Kautschukzusammensetzung, sondern ein Chlor enthaltendes thermoplastisches Elastomer einzusetzen. Allerdings weist ein Chlor enthaltendes thermoplastisches Elastomer eine große Druckverformung auf und verfärbt ein fotosensitives Bauteil. Ferner besteht die Gefahr, dass das Chlor enthaltende thermoplastische Elastomer ein schädliches Gas, wie beispielsweise Chlorwasserstoff und Dioxin, bildet, wenn dieses verbrennt. Die Bevölkerung ist heute gegenüber Umweldproblemen sehr bewusst. Folglich weist ein Chlor enthaltendes thermoplastisches Elastomer bei dessen Handhabung, wenn dieses entsorgt wird, ein Problem auf.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgenannten Probleme fertig gestellt. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leitfähige Polymerzusammensetzung mit einer gummiartigen Elastizität und Flexibilität und einer vorzugsweise harzartigen Formbarkeit bereitzustellen, welche einen geringen elektrischen Widerstand aufweist und recycelfähig ist, ein Verfahren zum Herstellen der leitfähigen Polymerzusammensetzung bereitzustellen sowie ein leitfähiges Bauteil bereitzustellen, welches aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetzt ist.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine leitfähige Elastomerzusammensetzung bereit, welche eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A), die eine aus einem thermoplastischen Harz und/oder einem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzte Verbindung (A1) und eine aus einer oder mehreren Kautschukkomponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus EPDM, Butylkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk, Acrylkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk, BIMS, das ein Kautschuk ist, der durch Bromieren eines Copolymers mit Isobutylen und p-Methylstyrol gebildet wird, Fluorkautschuk und Silikonkautschuk zusammengesetzte Verbindung (A2) enthält, welche durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) mit einem Vernetzungsmittel in der Verbindung (A1) dispergiert ist, sowie ein ionenleitfähiges Mittel (B) enthält, das ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Block-Copolymerharz enthält und das mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) vermischt und in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass es möglich ist, eine leitfähige Elastomerzusammensetzung mit einer gummiartigen Beständigkeit, Elastizität und Flexibilität, mit einer harzartigen Formbarkeit und einem geringen elektrischen Widerstand durch dynamisches Quervernetzen und Dispergieren der Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) und anschließendes Dispergieren des ionenleitfähigen Mittels (B), welches das Polyether enthaltende Blockcopolymeharz und das Metallsalz enthält, in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) zu erhalten. Weil die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung thermoplastisch ist, ist diese recycelbar.
Weil ein ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthaltendes ionenleitfähiges Mittel eine Polyetherstruktur auf weist, ist es möglich, Ionen des Metallsalzes oder dergleichen zu stabilisieren und den elektrischen Widerstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung wirksam zu verringern. Andere Strukturen als die Polyetherstruktur in dem Blockcopolymerharz bewirken, dass das ionenleitfähige Mittel mit dem Basismaterial der leitfähigen Polymerzusammensetzung bis zu einem gewissen Ausmaß kompatibel ist. Daher weist die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine vorteilhafte Eigenschaft und Verarbeitbarkeit auf. Das das Metallsalz und das Polyether enthaltende Blockcopolymerharz enthaltende ionenleitfähige Mittel weist einen viel größeren Effekt als andere Arten von antistatischen Mitteln auf, den elektrischen Widerstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu verringern, und kann die vorteilhafte Eigenschaft der leitfähigen Elastomerzusammensetzung, welche als das Basismaterial der leitfähigen Elastomerzusammensetzung dient, aufrechterhalten.
Das in dem ionenleitfähigen Mittel enthaltene, Polyether enthaltende Blockcopolymerharz besteht aus einer oder aus mehreren harzartigen Zusammensetzung(en), welche aus einer Gruppe eines Polyetherblockamidcopolymerharzes, einer modifizierten Substanz eines Polyetheresteramidharzes und eines Polyetherblockpolyolefinharzes ausgewählt ist/sind.
Weil das Polyether enthaltende Blockcopolymerharz aus der Harzzusammensetzung besteht, wird beim Formen der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu einem leitfähigen Bauteil durch Spritzgießen oder durch Strangpressen, nachdem die leitfähige Elastomerzusammensetzung geknetet worden ist, in der Harzmatrix, wie beispielsweise einem Olefinharz, eine Struktur (Perkolationsstruktur), welche für die Anregung vorteilhaft ist, gebildet, wodurch der elektrische Widerstandswert des leitfähigen Bauteils in einem höheren Ausmaß als in herkömmlichen leitfähigen Bauteilen verringert wird. Insbesondere wenn eine Mischung eines Polye therblockamidcopolymerharzes und eines Polyamidhomopolymers, und vor allem, wenn eine Mischung eines Polyetherblockamidcopolymerharzes und eines Polyamidhomopolymers mit derselben Struktur wie des in dem Polyetherblockamidcopolymerharz enthaltenen Amids, welche während des Formens bei einer hohen Temperatur geschmolzen worden ist, abgekühlt wird, um eine Phasenstruktur zu bilden, wird das Polyamidhomopolymer früher als das Polyetherblockamidcopolymerharz faserförmig koaguliert. Daran anschließend wird das Polyetherblockamidcopolymerharz in dem Polyamidhomopolymer aufgrund der Kompatibilität des ersteren mit dem letzteren wirksam angeordnet, so dass eine vorteilhafte Perkolationsstruktur gebildet wird.
Beispielsweise beträgt der Schmelzpunkt des Polyethylenoxidblocknylon-12-Harzes, welches in dem in dem Beispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzten Irgastat P18 enthalten ist, 158 °C. Der Schmelzpunkt von Nylon 12 beträgt 176 °C und liegt damit geringfügig höher als der von Polyethylenoxidblocknylon-12-Harz. Der Schmelzpunkt des Polyethylenoxidblocknylon-6-Harzes, welches in Irgastat P22 enthalten ist, beträgt 204 °C. Der Schmelzpunkt von Nylon-6 beträgt 220 °C und liegt damit geringfügig höher als der des Polyethylenoxidblocknylon-6-Harzes. In jedem Fall ist der Schmelzpunkt des Homopolymers höher als der des Polyetherblockamidcopolymers. Folglich koaguliert das Homopolymer früher als das Polyetherblockamidcopolymer.
Es ist möglich, Alkalimetalle, Metalle der Gruppe 2A und ferner andere Metalle als das Metall des Metallsalzes einzusetzen.
Das Polyetherblockamidcopolymerharz ist als harzartige Zusammensetzung bevorzugt. Vor allem ist Polyetherblocknylonharz bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt sind Polyetherblocknylon-11-Harz, Polyetherblockny lon-12-Harz und Polyetherblocknylon-6-Harz. Wie zuvor ausgeführt, sind des Weiteren insbesondere eine Mischung aus einem Polyetherblocknylon-12-Copolymerharz und Nylon-12 sowie eine Mischung aus Polyetherblocknylon-6-Copolymerharz und Nylon-6 bevorzugt, weil diese die Perkolationsstruktur wirksam bilden können.
Es ist bevorzugt, dass die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) in einer Volumenfraktion von nicht weniger als 8 % und von nicht mehr als 45 % enthält.
Wenn die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) in einer Volumenfraktion von weniger als 8 % enthält, ist es schwierig, den elektrischen Widerstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu verringern. Wenn andererseits die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) in einer Volumenfraktion von mehr als 45 % enthält, nehmen die Formbarkeit und die Druckverformung der leitfähigen Elastomerzusammensetzung ab und nimmt der Volumenwiderstand hiervon kaum ab. Das heißt, die Kosten für die leitfähige Elastomerzusammensetzung nehmen aufgrund der Zugabe einer überschüssigen Menge des ionenleitenden Mittels zu.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung enthält das ionenleitende Mittel (B) vorzugsweise in einer Volumenfraktion von weniger als 10 % und nicht mehr als 40 %, besonders bevorzugt von weniger als 15 % und nicht mehr als 40 % und höchst bevorzugt von weniger als 20 % und nicht mehr als 40 %. Die Volumenfraktion bezeichnet den Volumenprozentsatz des ionenleitfähigen Mittels (B) in einer harzartigen Matrixphase der leitfähigen Elastomerzusammensetzung. Der Volumenprozentsatz des ionenleitfähigen Mittels (B) in der harzartigen Matrixphase ist das Verhältnis des ionenleitfähigen Mittels (B) in der harzhaltigen Matrix, ausgenommen des Kautschuks und des thermoplastischen Elastomers, welche dynamisch quervernetzt sind, um eine Domäne zu bilden.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthält die Verbindung (A1) enthaltend ein thermoplastisches Styrolelastomer und/oder ein Olefinharz als eine Hauptkomponente hiervon sowie die Verbindung (A2), welche in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2), welche aus einer oder mehreren Kautschukkomponenten ausgewählt aus EPDM, Butylkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk, Acrylkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk, BIMS, welches ein Kautschuk ist, welcher durch Bromieren eines Copolymers von Isobutylen und p-Methylstyrol gebildet wird, Fluorkautschuk und Silikonkautschuk besteht, dispergiert ist.
Beispielsweise weist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) als ihre Basis eine Zusammensetzung auf, welche die ein thermoplastisches Styrolelastomer als ihre Hauptkomponente enthaltende Verbindung (A1) und die ein EPDM als ihren Hauptbestandteil enthaltende Verbindung (A2), welche in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist, enthält. Dadurch wird erreicht, dass die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine geringe Härte und eine geringe Druckverformung aufweist, und eine gummiartige Elastizität und Flexibilität sowie eine harzartige Formbarkeit erreicht.
Es ist bevorzugt, dass die Kautschukkomponente der Verbindung (A2) lediglich aus EPDM besteht. In dem Fall, bei dem das EPDM mit anderem Kautschuk vermischt ist, beträgt das Verhältnis von EPDM zu dem Gesamtkautschuk vorzugsweise nicht weniger als 50 Gew.-% und besonders bevorzugt nicht weniger als 80 Gew.-%. Die Hauptkette des EPDM besteht aus gesättigtem Kohlenwasserstoff und enthält keine Doppelbindungen.
Folglich wird die Molekülhauptkette kaum geschnitten, selbst wenn der EPDM einer Atmosphäre mit einem hohen Ozongehalt ausgesetzt wird oder für einen langen Zeitraum mit Licht bestrahlt wird. Daher weist die leitfähige Elastomerzusammensetzung durch Erhöhen des Mischungsverhältnisses des EPDM's, welches gegenüber Ozon, gegenüber Ultraviolettstrahlen und gegenüber Hitze sehr beständig ist, auf das zuvor beschriebene Verhältnis eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Ozon, gegenüber Ultraviolettstrahlung und gegenüber Hitze auf.
Abgesehen von EPDM ist es möglich, Butylkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk, Acrylkautschuk und chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk einzusetzen.
Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis der Summe des Gewichts des thermoplastischen Styrolelastomers und des Olefinharzes der Verbindung (A1) zu dem Gewicht der Kautschukkomponente der Verbindung (A2), deren Hauptkomponente EPDM ist, in einem Bereich zwischen (40:60) und (15:85) liegt.
Wenn das Gewichtsverhältnis der Kautschukkomponente mehr als die obere Grenze beträgt, ist es schwer, eine bevorzugte Formbarkeit der erhaltenen leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu erhalten. Auf der anderen Seite nimmt die Druckverformung der leitfähigen Elastomerzusammensetzung möglicherweise ab, wenn das Gewichtsverhältnis der Kautschukkomponente weniger als die untere Grenze beträgt. Es ist besonders bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis der Summe des Gewichts des thermoplastischen Styrolelastomers und des Olefinharzes der Verbindung (A1) zu dem Gewicht der Kautschukkomponente der Verbindung (A2) in einem Bereich zwischen (45:55) und (25:75) liegt.
Die Verbindung (A1) enthält vorzugsweise nicht weniger als 15 Gewichtsteile eines Enthärters und nicht mehr als 500 Gewichtsteile hiervon bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente und besonders bevorzugt nicht weniger als 25 Gewichtsteile des Enthärters und nicht mehr als 400 Gewichtsteile hiervon. Dadurch kann die thermoplastische Elastomerzusammensetzung ein angemessenes Ausmaß an Flexibilität und Elastizität erreichen.
Wenn die Verbindung (A1) weniger als 15 Gewichtsteile des Enthärters enthält, wird die Härte der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung möglicherweise hoch. Auf der anderen Seite ist der Enthärter, wenn die Verbindung (A1) mehr als 500 Gewichtsteile hiervon enthält, dafür anfällig, auf der Oberfläche der dynamisch quervernetzten Verbindung auszubluten, oder der Enthärter verlagert sich zu dem Kautschuk, was folglich die Quervernetzung inhibiert und die Eigenschaft der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung verschlechtert.
Die Verbindung (A1) enthält vorzugsweise nicht weniger als ein Gewichtsteil eines Harzes, dessen Hauptbestandteil ein Olefinharz ist, und nicht mehr als 50 Gewichtsteile hiervon bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, besonders bevorzugt nicht weniger als zwei Gewichtsteile hiervon und nicht mehr als 40 Gewichtsteile hiervon und ganz besonders bevorzugt nicht weniger als vier Gewichtsteile hiervon und nicht mehr als 35 Gewichtsteile hiervon.
Wenn die Verbindung (A1) weniger als ein Gewichtsteil des Harzes enthält, ist die Menge an Harz so niedrig, dass der Effekt des Verbesserns der Verarbeitbarkeit nicht klar erreicht werden kann. Auf der anderen Seite ist ein aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetztes leitfähiges Bauteil, wie beispielsweise eine Walze, dafür anfällig, eine sehr hohe Härte aufzuweisen, wenn die Verbindung (A1) mehr als 50 Gewichtsteile des Harzes enthält.
Die Verbindung (A2) enthält vorzugsweise nicht weniger als 15 Gewichtsteile des Enthärters und nicht mehr als 600 Gewichtsteile hiervon bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente und besonders bevorzugt nicht weniger als 25 Gewichtsteile des Enthärters und nicht mehr als 400 Gewichtsteile hiervon. Dadurch kann ein ausreichendes Ausmaß an Flexibilität und Elastizität der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung erreicht werden.
Wenn die Verbindung (A2) weniger als 15 Gewichtsteile des Enthärters enthält, besteht eine dahingehende Tendenz, dass die Härte der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung hoch ist. Wenn die Verbindung (A1) auf der anderen Seite mehr als 600 Gewichtsteile hiervon enthält, ist der Enthärter dafür anfällig, aus der Oberfläche der dynamisch quervernetzten Verbindung auszuschwitzen, oder der Enthärters verlagert sich zu dem Kautschuk, was folglich das Quervernetzen inhibiert, d.h. der Kautschuk wird nicht ausreichend quervernetzt und die Eigenschaft der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung verschlechtert sich.
Der Volumenwiderstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung beträgt nicht mehr als 10¹¹ (Ω·cm), wenn dieser bei einer angelegten Spannung von 1.000 V in einem in der JIS K6911 spezifizierten Testverfahren gemessen wird. Wenn der Volumenwiderstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung größer als 10^11,0 (Ω·cm) ist, weist das aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetzte leitfähige Bauteil, wie beispielsweise eine Walze und ein Band, eine niedrige Transfereffizienz, eine geringe elektrische Ladung und eine geringe Tonerversorgung auf. Folglich kann das leitfähige Bauteil nicht in praktische Anwen dung genommen werden. Es ist vorteilhaft, dass die leitfähige Polymerzusammensetzung semileitfähig ist, d.h. der Volumenwiderstand hiervon beträgt nicht weniger als 10^4,0 (Ω·cm) und nicht mehr als 10^11,0 (Ω·cm). Die Messbedingung für den Volumenwiderstand ist in der JIS K6911 bei einer angelegten Spannung von 1.000 V, einer konstanten Temperatur von 23 °C und einer konstanten relativen Feuchtigkeit von 55 % spezifiziert.
In dem Fall, in dem die leitfähige Elastomerzusammensetzung Ruß (C) enthält, kann der Volumenwiderstand hiervon auf weniger als 10⁸ (Ω·cm) eingestellt werden, wenn der Volumenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V in einem in der JIS K6911 spezifizierten Testverfahren gemessen wird.
Wie zuvor beschrieben, ist das ionenleitfähige Mittel (B), welches das Metallsalz und das Polyether enthaltende Blockcopolymerharz enthält, in der Matrix der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert und der Ruß ist darin enthalten. Folglich wird es ermöglicht, dass die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität sowie eine thermoplastische harzartige Formbarkeit aufweist. Des Weiteren ist es möglich, die Leitfähigkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung durch Zugabe einer sehr kleinen Menge von Ruß hierzu stark zu erhöhen. Wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine geringe Menge an Ruß enthält, nimmt die Druckverformung und die Fließbarkeit hiervon kaum ab und wird fast nicht gehärtet. Das heißt, es ist möglich, die Leitfähigkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung nicht durch Erhöhung der eingesetzten Menge des ionenleitfähigen Mittels, welches teuer ist, sondern durch Einsatz einer geringen Menge an Ruß in der thermoplastische Elastomerzusammensetzung erheblich zu verbessern. Dadurch kann der Volumenwiderstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung auf nicht mehr als 10⁸ (Ω·cm) eingestellt werden, wenn dieser bei einer angelegten Spannung von 1.000 V gemessen wird.
In dem Fall, in dem die leitfähige Elastomerzusammensetzung den Ruß enthält, ist es bevorzugt, dass nicht weniger als 5 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) und nicht mehr als 45 Gew.-% hiervon bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden.
Wenn weniger als 5 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden, ist es schwierig, den Effekt des Verringerns des elektrischen Widerstandes hiervon zu erreichen. Wenn mehr als 45 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden, unterliegt die leitfähige Elastomerzusammensetzung einer Härtung. Auch wenn die leitfähige Elastomerzusammensetzung das teure ionenleitende Mittel (B) in einer höheren als einer gewissen Menge enthält, ändert sich die Leitfähigkeit hiervon fast nicht und die Materialkosten werden hoch. Es ist besonders bevorzugt, dass nicht weniger als 10 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) und nicht mehr als 30 Gew.-% hiervon bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass nicht weniger als 10 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) und nicht mehr als 150 hiervon bezogen auf 100 Gewichtsteile der Verbindung (A1), welche die Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) ist, eingesetzt werden.
Es ist vorteilhaft, dass nicht weniger als 1,0 Gew.-% Ruß und nicht mehr als 10,0 Gew.-% hiervon bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden.
Wenn weniger als 1,0 Gew.-% Ruß bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden, ist es schwierig, den Effekt des Verringerns des elektrischen Widerstandswertes hiervon zu erhalten. Auf der anderen Seite kann die leitfähige Elastomerzusammensetzung Probleme hinsichtlich ihrer Eigenschaft aufweisen, wenn mehr als 10,0 Gew.-% Ruß bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden. Beispielsweise kann die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine niedrige Fließbarkeit oder eine hohe Härte aufweisen, wenn diese geformt wird, und ihre Druckverformung und Verarbeitbarkeit können sich verschlechtern. Es ist besonders bevorzugt, dass nicht weniger als 2 Gew.-% Ruß und nicht mehr als 5 Gew.-% hiervon bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass nicht weniger als 2 Gew.-% Ruß und nicht mehr als 25 Gew.-% hiervon bezogen auf 100 Gewichtsteile der Verbindung (A1) der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) eingesetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass als Ruß (C) leitfähiger Ruß eingesetzt wird. Als leitfähiger Ruß kann Ketjen black EC und Ketjen black EC-600JD eingesetzt werden. Des Weiteren kann als leitfähiger Ruß Acetylenruß und dergleichen eingesetzt werden. Denka black (hergestelt von Denki Kagaku Kogyo) kann als Acetylenruß eingesetzt werden.
Es ist vorteilhaft, dass die thermplastische Elastomerzusammensetzung (A) nicht weniger als 25 Gewichtsteile eines thermoplastischen Styrole lastomers und nicht mehr als 400 Gewichtsteile hiervon, weniger als 500 Gewichtsteile eines Enthärters und weniger als 50 Gewichtsteile eines Olefinharzes bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente, wie beispielsweise EPDM, enthält.
Wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) weniger als 25 Gewichtsteile des thermoplastischen Styrolelastomers enthält, weist die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) eine geringe Fließbarkeit auf. Folglich ist es schwierig, die die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthaltende leitfähige Elastomerzusammensetzung zu verarbeiten. Wenn die Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) dispergiert wird, wird die leitfähige Elastomerzusammensetzung daher krümelig und folglich ist es schwierig, die leitfähige Elastomerzusammensetzung zu formen. Wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung mehr als 400 Gewichtsteile des thermoplastischen Styrolelastomers enthält, besteht die Tendenz, dass die Druckverformung der leitfähigen Elastomerzusammensetzung hoch ist. Es ist besonders bevorzugt, dass die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) nicht weniger als 30 Gewichtsteile des thermoplastischen Styrolelastomers und nicht mehr als 150 Gewichtsteile hiervon enthält.
Es ist bevorzugt, dass als das thermoplastische Styrolelastomer hydriertes thermoplastisches Elastomer eingesetzt wird. Doppelbindungen des hydrierten thermoplastischen Styrolelastomers werden durch Hydrierung gesättigt. Das hydrierte thermoplastische Styrolelastomer weist eine geringe Härte auf und ist beständig. Weil die Doppelbindungen des hydrierten thermoplastischen Styrolelastomers gesättigt sind, reagiert das hydrierte thermoplastische Styrolelastomer bei dem dynamischen Quervernetzen nicht mit einem Vernetzungsmittel und inhibiert folglich nicht das Quer vernetzen des Kautschuks. Folglich kann die dynamisch quervernetzte thermoplastische Elastomerzusammensetzung eine gewünschte Thermoplastizität aufweisen. Dementsprechend ist es bevorzugt, das thermoplastische Styrolelastomer bis zu einem solchen Ausmaß hydriert einzusetzen, dass das thermoplastische Styrolelastomer beim dynamischen Quervernetzen nicht vernetzt wird. Es ist bevorzugt, dass das Molekulargewicht des thermoplastischen Styrolelastomers im Hinblick auf seine mechanische Festigkeit nicht weniger als 80.000 beträgt. Das Harz und der Kautschuk werden durch Einsatz von nicht hydriertem thermoplastischen Elastomer (SBS, SIS und dergleichen) in einem Bereich vernetzt, in dem sich die Verarbeitbarkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung nicht verschlechtert. Dadurch kann die mechanische Festigkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung erhöht werden.
Die nachfolgenden hydrierten thermoplastischen Styrolelastomere können eingesetzt werden: Styrol-Ethylen-Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS), Styrol-Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEPS) und Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Copolymer (SEBS). Zusätzlich zu der (Poly)styrolfamilie können die nachfolgenden thermoplastischen Elastomere eingesetzt werden: Polyolefinfamilie, Polyesterfamilie, Polyamidfamilie sowie Polyurethanfamilie.
Der Enthärter wird eingesetzt, damit die thermoplastische Elastomerzusammensetzung einen ausreichenden Grad an Flexibilität und Elastizität aufweist. Wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung aber mehr als 500 Gewichtsteile des Enthärters enthält, kann der Enthärter aus der Oberfläche der dynamisch quervernetzten Verbindung ausbluten oder kann das Quervernetzen inhibieren. Folglich wird die Kautschukkomponente nicht ausreichend quervernetzt und die Eigenschaft der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) kann sich verschlechtern.
Es ist bevorzugter, dass die thermoplastische Elastomerzusammensetzung nicht weniger als 10 Gewichtsteile des Enthärters und nicht mehr als 150 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthält.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthält das Olefinharz, damit die Oberflächenfestigkeit hiervon sowie die Fließbarkeit hiervon verbessert wird. Wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) mehr als 50 Gewichtsteile des Olefinharzes enthält, weist die aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetzte leitfähige Walze oder dergleichen eine hohe Härte und eine große Druckverformung auf.
Es ist bevorzugter, dass die thermoplastische Elastomerzusammensetzung nicht weniger als 5 Gewichtsteile des Olefinharzes und nicht mehr als 20 Gewichtsteile der Kautschukkomponente enthält.
In der vorliegenden Beschreibung bedeutet Gewichtsteil einer Kautschukkomponente in dem Fall von nicht ölverlängertem Kautschuk den Gewichtsteil des nicht ölverlängerten Kautschuks. In dem Fall von ölverlängertem Kautschuk bezeichnet der Gewichtsteil der Kautschukkomponente das Gewicht lediglich der Kautschukkomponente, welches durch Subtraktion des Gewichts der Ölkomponente von dem des ölverlängerten Kautschuks erhalten wird. Wenn der Kautschuk aus einer Mischung von ölverlängertem Kautschuk und nicht ölverlängertem Kautschuk besteht, bedeutet Gewichtsteil der Kautschukkomponente die Summe des Gewichts der Kautschukkomponente, welche durch Subtraktion des Ge wichts der Ölkomponente von dem des ölverlängerten Kautschuks plus dem Gewicht des ölverlängerten Kautschuks erhalten wird.
Als Enthärtungsmittel kann Öl und Weichmacher eingesetzt werden. Es ist möglich, als das Öl bekanntes synthetisches Öl, wie beispielsweise Paraffinöl, naphthenisches Öl, Mineralöl aus aromatischen Reihen, Oligomer aus Kohlenwasserstoffreihen oder Prozessöl, einzusetzen. Es ist möglich, als synthetisches Öl Oligomer aus α-Olefin, Oligomer aus Butan und amorphes Oligomer aus Ethylen sowie aus α-Olefin einzusetzen. Es ist möglich, als Weichmacher Dioctylphthalat (DOP), Dibutylphthalat (DBP), Dioctylsebacat (DOS) sowie Dioctyladipat (DOA) einzusetzen.
Um zu ermöglichen, dass die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine bevorzugte mechanische Eigenschaft aufweist, ist es bevorzugt, ölverlängerten Kautschuk mit einem sehr großen Molekulargewicht einzusetzen. Es ist möglich, als EPDM Esprene 670F hergestellt von Sumitomo Chemical, Esprene 601F hergestellt von Sumitomo sowie KELTAN 509X100 hergestellt von Idemitsu DSM einzusetzen.
Als Olefinharz können kommerziell erhältliche Olefinharze eingesetzt werden: Polyethylen, Polypropylen, Ethylenethylacrylatharz, Ethylenvinylacetatharz, Ethylenmethacrylatharz, Ionomerharz, Polyesterharz und chloriertes Polyethylen. Diese Harze können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr hiervon eingesetzt werden. Andere thermoplastische Harze können eingesetzt werden. Von diesen Olefinharzen ist Polypropylen besonders bevorzugt, weil es eine bevorzugte Verarbeitbarkeit aufweist, weil es die Festigkeit der leitfähigen Elastornerzusammensetzung verbessern kann und weil es mit dem EPDM kompatibel ist.
Vorzugsweise kann ein harzartiges Vernetzungsmittel eingesetzt werden, um das dynamische Quervernetzen durchzuführen. Das harzartige Vernetzungsmittel ist ein synthetisches Harz, welches eingesetzt wird, um dem Kautschuk zu ermöglichen, durch Erhitzen oder dergleichen eine Vernetzungsreaktion einzugehen. Anders als in dem Fall, in dem Schwefel und ein Vulkanisierungsbeschleuniger eingesetzt werden, verhindert der Einsatz des harzartigen Vernetzungsmittels das Auftreten von Ausschwitzen und macht die permanente Druckverformung der leitfähigen Kautschuk niedrig. Daher ist ein harzartiges Vernetzungsmittel bevorzugt, weil es im Hinblick auf das Aufrechterhalten der Akkurazität und Beständigkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung überlegen ist Phenolharz ist besonders bevorzugt.
Als andere harzartige Vernetzungsmittel können Melamin-Formaldehyd-Harz, Triazin-Formaldehyd-Kondensat und Hexamethoxymethyl-Melaminharz eingesetzt werden. Das Phenolharz ist besonders bevorzugt.
Es ist möglich, als Phenolharz Phenolharze einzusetzen, welche durch Reaktion von Phenolen, wie beispielsweise Phenol, Alkylphenol, Kresol, Xylenol sowie Resorcin, mit Aldehyden, wie beispielsweise Formaldehyd, Essigaldehyd und Furfural, synthetisiert worden sind. Es ist bevorzugt, Alkylphenol-Formaldehyd-Harz einzusetzen, welches aus einer Reaktion von Formaldehyd mit Alkylphenol mit einer an die Ortho-Position oder die Para-Position von Benzol gebundenen Alkylgruppe resultiert, weil das Alkylphenol-Formaldehydharz mit dem Kautschuk kompatibel und reaktiv ist, was folglich die Startzeit einer Vernetzungsreaktion vergleichsweise früh macht. Die Alkylgruppe des Alkylphenol-Formaldehyd-Harzes weist 1 bis 10 Kohlenstoffatome auf. Folglich werden Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe und Butylgruppe beispielhaft genannt. Es ist möglich, als das harzartige Vernetzungsmittel modifiziertes Alkylphenolharz einzuset zen, welches durch Additionskondensation von para-tertiärem Butylphenolsulfid und Aldehyden sowie Alkylphenolsulfidharz gebildet worden ist. Das harzartige Vernetzungsmittel wird vorzugsweise in einer Menge von nicht weniger als einem Gewichtsteil und nicht mehr als 50 Gewichtsteilen und besonders bevorzugt von nicht weniger als acht Gewichtsteilen und nicht mehr als 15 Gewichtsteilen bezogen auf 100 Gewichtsteile der Kautschukkomponente eingesetzt.
Das dynamische Quervernetzen kann in der vorliegenden Erfindung in der Gegenwart eines Halogens (Chlorid, Bromid, Fluorid und Iodid) erreicht werden. Um dem Halogen zu erlauben, in der dynamischen Quervernetzungsreaktion vorzuliegen, wird ein halogeniertes harzartiges Quervernetzungsmittel eingesetzt oder wird der Elastomerzusammensetzung ein Halogendonor zugefügt. Halogenierte Harze vom zuvor beschriebenen Additionskondensationstyp können als das halogenierte harzartige Vernetzungsmittel eingesetzt werden. Vor allem ist halogeniertes Phenolharz mit wenigstens einem an die Aldehydeinheit des Phenolharzes gebundenen Halogenatom vorteilhaft. Halogeniertes Alkylphenol-Formaldehyd-Harz ist höchst bevorzugt, weil es mit dem Kautschuk kompatibel und reaktiv ist und die Startzeit der Quervernetzungsreaktion vergleichsweise früh macht. Selbst wenn die thermoplastische Elastomerzusammensetzung Halogen enthält, liegt das Halogen in Mengen von lediglich einigen Prozenten (weniger als 5 %) des Vernetzungsmittels, welches in mehreren Prozenten des Gesamtmaterials vorliegt, vor. Folglich verunreinigt die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung die Umwelt viel weniger als ein Vinylchlorid enthaltendes Polymer.
Als Halogendonor kann Zinnchlorid, wie beispielsweise Zinn(IV)chlorid, Eisenchlorid und Kupferchlorid eingesetzt werden. Chloriertes Polyethylen kann als halogeniertes Harz eingesetzt werden. Die Halogendonoren kön nen einzeln oder in Kombination von zwei oder mehr derselben eingesetzt werden.
Ein Vernetzungsaktivator kann eingesetzt werden, um die Vernetzungsreaktion richtig zu bewirken. Als Vernetzungsaktivator wird Metalloxid eingesetzt. Als Metalloxid ist Zinkoxid oder Zinkcarbonat bevorzugt.
Zusätzlich zu dem harzartigen Vernetzungsmittel ist es bevorzugt, beim Durchführen der dynamischen Quervernetzung Peroxide einzusetzen, weil der Einsatz der Peroxide das Auftreten von Ausschwitzen verhindert und den Grad der Druckverformung verringert. Die dynamische Vernetzung kann durch Einsatz von Schwefel durchgeführt werden.
In dem Fall, in dem ein Peroxid eingesetzt wird, um das dynamische Quervernetzen durchzuführen, können die nachfolgenden Peroxide, sofern notwendig, selektiv eingesetzt werden: 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexyn-3, 2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)hexan sowie Dicumylperoxid. Beim Durchführen der Quevernetzungsreaktion durch Einsatz eines Peroxids zur Verbesserung und zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften der Walze oder dergleichen, wie beispielsweise der Ermüdungseigenschaft, und zur Verbesserung der Vernetzungsdichte können die nachfolgenden Vernetzungshilfsmittel eingesetzt werden: Triallylisocyanurat (TAIC), Triallylcyanurat (TAC), Trimethylolpropantrimethacrylat (TMPT) und Ethylenglykoldimethacrylat (EDMA). Falls erforderlich können beim Durchführen der Vernetzungsreaktion Harz und Schwefel in Kombination mit dem Peroxid eingesetzt werden.
Ein Füllstoff kann in der leitfähigen Polymerzusammensetzung gegebenenfalls enthalten sein, um deren mechanische Festigkeit zu verbessern, solange der Füllstoff die elektrische Eigenschaft und andere Eigenschaften derselben nicht beeinträchtigen. Es ist möglich, als Füllstoff Pulver aus Silika, Ruß, Ton, Talk, Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumhydroxid und dergleichen einzusetzen. Es ist bevorzugt, dass die thermoplastische Elastomerzusammensetzung weniger als 60 Gewichtsteile des Füllstoffes bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kautschuks enthält. Wenn der Füllstoff in einer Menge von mehr als 60 Gewichtsteilen eingesetzt wird, kann sich die Flexibilität des Kautschuks verschlechtern.
Die leitfähige Polymerzusammensetzung kann, falls erforderlich, ein Alterungsschutzmittel, Wachs und dergleichen enthalten. Es ist möglich, als Alterungsschutzmittel Imidazole, wie beispielsweise 2-Mercaptobenzimidazol, Amine, wie beispielsweise Phenyl-α-naphthylamin, N,N'-Di-2-Naphthyl-p-phenylendiamin und N-Phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin, sowie Phenole, wie beispielsweise 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol und styrolisiertes Phenol, einzusetzen.
Um die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung zu erhalten, wird die thermoplastische Elastomerzusammensetzung dynamisch quervernetzt, bevor die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) und das ionenleitfähige Mittel (B) miteinander vermischt werden.
Insbesondere wird eine nach dem Dispergieren des vernetzbaren Kautschuks in dem thermoplastischen Harz und/oder dem thermoplastischen Elastomer durch dynamisches Quervernetzen des vernetzbaren Kautschuks in einem Extruder oder in einem Kneter erhaltene Zusammensetzung unter Einsatz des Extruders oder des Kneters erneut geknetet und das ionenleitfähige Mittel wird mit der erhaltenen Zusammensetzung vermischt. Dadurch wird die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung erhalten.
Das ionenleitende Mittel (B) weist als Eigenschaft auf, dass es fast nicht in die dynamisch vernetzte Domainphase eintritt, sondern selektiv in der Matrixphase vermischt ist. Folglich wird das ionenleitende Mittel (B) gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren selektiv in der Matrix der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung angeordnet. Das heißt, das ionenleitfähige Mittel (B) kann lokal in dem thermoplastischen Elastomer, welche die Matrix der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung ist, vorliegen. Folglich beeinträchtigt das ionenleitfähige Mittel (B), welches in der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung enthalten ist, den Vernetzungsgrad des Gummis nicht negativ. Folglich ist es möglich, eine Erhöhung der Druckverformung zu unterdrücken. Ferner ist es nicht notwendig, die Menge des eingesetzten ionenleitfähigen Mittels (B) zu erhöhen. Daher ist es möglich, eine Erhöhung in der Härte der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung zu verhindern und die Materialkosten zu verringern. Dadurch kann das ionenleitfähige Mittel (B) auf der Oberfläche der leitfähigen Elastomerzusammensetzung angeordnet werden.
Bei dem Verfahren zum Herstellen der leitfähigen Elastomerzusammensetzung enthaltend das ionenleitfähige Mittel (B) und den Ruß (C) zusätzlich zu der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) wird die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) dynamisch quervernetzt, bevor die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) und das ionenleitfähige Mittel (B) miteinander vermischt werden.
Beim Kneten des ionenleitfähigen Mittels (B), des Rußes (C) und der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) ist es möglich, das ionenleitfähige Mittel (B) sowie den Ruß (C) dem Extruder oder dem Kneter zur gleichen Zeit zuzuführen. Es ist aber bevorzugt, das ionenleitende Mittel (B) sowie den Ruß (C) zu kneten, um den Ruß (C) gleichmäßig in dem ionenleitfähigen Mittel (B) zu dispergieren, um ein leitfähiges Verbundmaterial zu erhalten, und dann das leitfähige Verbundmaterial sowie die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) zu kneten.
Der Ruß (C) wird, wie zuvor beschrieben, durch Kneten des ionenleitfähigen Mittels (B) und des Rußes (C) in dem ionenleitfähigen Mittel (B) dispergiert. Dadurch ist es möglich, die Leitfähigkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung durch Einsatz einer geringen Menge an Ruß zu verbessern.
Es ist bevorzugt, dass die Heiztemperatur zu der Zeit des dynamischen Quervernetzens 160 °C bis 200 °C beträgt, und dass der Zeitraum des Heizens eine bis 20 Minuten beträgt. Es ist bevorzugt, dass die Heiztemperatur zu der Zeit, wenn das ionenleitfähige Mittel (B) mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung vermischt wird, 160 °C bis 220 °C beträgt und, dass die Zeitspanne des Erhitzens eine bis 20 Minuten beträgt. Um den in dem späteren Verfahren durchzuführenden Betrieb zu erleichtern, ist es bevorzugt, die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A), welche durch das dynamische Quervernetzen erhalten wurde, zu pelletieren. Dadurch kann eine vorteilhafte Formbarkeit erhalten werden.
Um das dynamische Quervernetzen und das Kneten durchzuführen, kann ein biaxialer Extruder, ein Banbury-Mischer und ein Kneter eingesetzt werden. Es ist möglich, die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) querzuvernetzen, nachdem die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) mit dem ionenleitenden Mittel (B) vermischt ist.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine hohe Fließbarkeit und folglich eine hohe Formbarkeit auf. Folglich kann die leitfähige Elastomerzusammensetzung röhrenförmig extrudiert oder spritzgegossen werden. Die leitfähige Walze kann durch ein nachfolgend beschriebenes, bekanntes Verfahren zu der leitfähigen Elastomerzusammensetzung geformt werden.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird zu einem Pellet geformt. Das Pellet wird durch eine Spritzgussvorrichtung in die Form eines Rohres geformt. Nachdem die Oberfläche der geformten leitfähigen Elastomerzusammensetzung poliert worden ist, wird diese auf eine vorbestimmte Größe geschnitten, um die leitfähige Walze zu erhalten. Beim Herstellen der leitfähigen Walze ist es möglich, einen monoaxialen Extruder anstelle einer Spritzgussvorrichtung einzusetzen, um das Pellet röhrenförmig zu extrudieren, und die Oberfläche des Rohres, falls erforderlich, zu polieren und diese dann zu schneiden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine durch Formen der leitfähigen Elastomerzusammensetzung gebildete, leitfähige Walze zur Verwendung in einem elektrofotografischen Gerät bereit.
Das heißt, das leitfähige thermoplastische Elastomer gemäß der vorliegenden Erfindung ist dahingehend exzellent, dass es einen sehr niedrigen Volumenwiderstand, eine geringe Druckverformung und eine niedrige Härte aufweist. Weil die aus dem leitfähigen thermoplastische Elastomer zusammengesetzte leitfähige Walze einen niedrigen elektrischen Widerstandswert aufweist, wird die leitfähige Walze für einen Drucker, eine elektrostatische Kopiermaschine, einen Faxapparat sowie eine elektrofotografische Vorrichtung, wie beispielsweise ein ATM, eingesetzt. Insbesondere kann die leitfähige Walze geeigneterweise für leitfähige Bauteile einge setzt werden, welche einen niedrigen elektrischen Widerstandswert aufweisen müssen. Folglich wird die leitfähige Walze als eine Übertragungswalze, eine Ladewalze, eine Tonerbereitstellungswalze, eine Entwicklerwalze und eine Antriebswalze einer Farbkopiervorrichtung und dergleichen eingesetzt.
Vor allem kann die leitfähige Walze geeignerweise als Antriebswalze eines Bild bildenden Mechanismus eines elektrofotografischen Geräts eingesetzt werden. Die Antriebswalze treibt von der Innenseite des Überführungsbandes ein Überführungsband des Bild bildenden Mechanismus des elektrofotografischen Geräts an. Von der Antriebswalze wird gefordert, dass diese eine geringe Druckverformung und eine hohe Präzision aufweist.
In dem Fall, bei dem eine semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung durch Einsatz der thermoplastische Elastomerzusammensetzung und des ionenleitfähigen Mittels und nicht des Rußes gebildet wird, ist es bevorzugt, die semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung als eine antistatische Papierförderwalze auszubilden.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Papier fördernde Walze mit einer Druckverformung von weniger als 30 %, wenn die Druckverformung bei einer Temperatur von 70 °C für 22 bis 24 Stunden in einem in der JIS K6262 spezifizierten Testverfahren gemessen wird, und mit einer Shore-Härte von nicht weniger als 10 und nicht mehr als 50 und mit einem Oberflächenwiderstand von weniger als 10¹¹ (Ω), wenn der Oberflächenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V in einem in der JIS K6911 spezifizierten Testverfahren gemessen wird, bereit.
Weil die Papier fördernde Walze einen geringen Oberflächenwiderstand aufweist, ist es möglich, zu verhindern, dass darauf eine statische Elektrizität erzeugt wird. Folglich kann die Papier fördernde Walze geeigneterweise in einer Druckvorrichtung eingesetzt werden, wie beispielsweise einem Injektionsdrucker oder einer elektrostatischen Kopiermaschine mit einem Mechanismus, von dem gefordert wird, dass dieser ein qualitativ hochwertiges Bild erzeugt, welcher durch eine auf einem Transportmedium, wie beispielsweise Papier, geladene statische Elektrizität ein Bild nachteilig beeinflusst.
Die Oberfläche (Kontaktoberfläche zwischen der Walze und dem zu transportierenden Gegenstand, wie beispielsweise Papier, Film und dergleichen) der antistatischen, Papier fördernden Walze sollte aus der semileitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung bestehen. Insbesondere wird ein röhrenförmig geformtes, aus einer Elastomerzusammensetzung zusammengesetztes Bauteil auf dem Umfang eines aus Metall oder Keramik bestehenden Metallschaftes befestigt. Ein Klebstoff kann zwischen dem Metallschaft und der Papier fördernden Walze vorgesehen sein. Die Oberfläche der Papier fördernden Walze kann aufgeraut sein, um deren Reibungskoeffizienten zu erhöhen, so dass die Oberfläche hiervon Papier mit einer großen Griffkraft für Papier oder dergleichen kontaktiert.
Der Grund, warum die Druckverformung der Papier fördernden Walze auf weniger als 30 % eingestellt wird, ist wie folgt: wenn die Druckverformung der Papier fördernden Walze auf mehr als 30 % eingestellt wird, ist die Dimensionsveränderung der Papier fördernden Walze so groß, dass diese für den praktischen Gebrauch ungeeignet ist. Es ist besonders bevorzugt, dass die Druckverformung der Papier fördernden Walze auf weniger als 25 % eingestellt wird. Je kleiner die Druckverformung, desto besser.
Die durch das in der JIS K-6253 (Durometer vom Typ A) spezifizierte Verfahren gemessene Shore-Härte der Papier fördernden Walze wird auf nicht weniger als 10 und nicht mehr als 50 eingestellt, um die Walzenspaltbreite groß zu machen.
Wenn die Shorte-Härte weniger als 10 beträgt, ist die Papier fördernde Walze so weich, dass ihre Druckverformung zu groß ist. Wenn die Shorte-Härte mehr als 50 beträgt, ist die Papier fördernde Walze andererseits so hart, dass eine ausreichende Walzenspaltbreite nicht erreicht werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist eine schematische Ansicht, welche eine leitfähige Walze gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 2 ist eine schematische Ansicht, welche ein leitfähiges Band gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 3 ist eine erläuternde Ansicht zum Darstellen des Verfahrens des Messens der Umfangsungleichmäßigkeit des elektrischen Widerstandes einer leitfähigen Walze.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Um eine leitfähige Walze 1 gemäß einer ersten Ausführungsform, wie in der 1 dargestellt, zu bilden, wird eine leitfähige Elastomerzusammensetzung, welche aus den nachfolgenden Zusammensetzungen zusammengesetzt ist, zu einer zylindrischen Walze geformt. Dann wird ein Schaft 2 in ein hohles Teilstück der Walze durch Presssitz eingeführt oder der Schaft 2 sowie die Walze werden mit einem Klebstoff miteinander verbunden.
Eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) gemäß einer ersten Ausführungsform enthält eine Verbindung (A1) enthaltend ein thermoplastisches Styrolelastomer als ihren Hauptbestandteil sowie eine Verbindung (A2) enthaltend eine Kautschukkomponente, deren Hauptbestandteil EPDM ist, welche in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist.
Die Kautschukkomponente der Verbindung (A2) besteht aus ölverlängertem EPDM. Die Verbindung (A2) enthält Öl, dessen Menge gleich zu der der Kautschukkomponente ist. Die Verbindung (A1) enthält ein thermoplastisches hydriertes Styrolelastomer (SEEPS) mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von 300.000, Polypropylen, welches ein Olefinharz ist, sowie Öl, dessen Menge gleich der Summe der Menge des SEEPS und der des Olefinharzes ist.
Als, ein Metallsalz und hauptsächlich Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthaltendes ionenleitfähiges Mittel (B) wird ein ionenleitfähiges Mittel eingesetzt, welches aus einer Mischung eines Nylon-12-Homopolymers und eines Polyetherblocknylon-12-Copolymers und eines zu der Mischung zugefügten Monohydrats von Natriumperchlorat besteht. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung enthält das ionenleitfähige Mittel (B) in solch einer Weise, dass das ionenleitfähige Mittel (B) in der Matrix komponente der gesamten leitfähigen Elastomerzusammensetzung in einer Volumenfraktion von 32 % bezogen auf die Matrixkomponente dispergiert ist.
Als Vernetzungsmittel wird ein Phenolharz-Vernetzungsmittel eingesetzt. Als Vernetzungsaktivator wird Zinkoxid eingesetzt. Paraffinöl wird als Enthärter eingesetzt, um die Verarbeitbarkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu verbessern und deren Härte einzustellen.
Die Druckverformung der leitfähigen Elastomerzusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform beträgt 25 %, wenn die Druckverformung, wie in der JIS K6262 spezifiziert, bei einer Temperatur von 70 °C für 22 bis 24 Stunden in dem permanenten Testverfahren für Kautschuk, vulkanisiert oder thermoplastisch, gemessen wird. Der Volumenwiderstand der leitfähigen Elastomerzusammensetzung beträgt 10^8,7 (Ω·cm), wenn dieser bei einer angelegten Spannung 1.000 V mit dem in der JIS-K6911 spezifizierten Verfahren gemessen wird. Die Härte der leitfähigen Elastomerzusammensetzung beträgt 54, wenn diese mit dem in der JIS-K-6253 spezifizierten Verfahren (ein Durometer des Typs A wird als Testgerät eingesetzt) gemessen wird.
Nachdem die Verbindung (A1), die Verbindung (A2) sowie die Additive miteinander unter Einsatz eines Kneters oder eines Mischers vermischt worden sind, wird der Kautschuk durch dynamisches Quervernetzen des Kautschuks in der Mischung dispergiert. Nachdem der Mischung eine erforderliche Menge des ionenleitfähigen Mittels zugefügt wurde, werden die Komponenten erneut unter Einsatz des Kneters oder des Mischers vermischt. Dadurch wird die leitfähige Elastomerzusammensetzung erhalten. Die erhaltene leitfähige Elastomerzusammensetzung wird durch den Einsatz des Extruders zu einer walzenartigen Konfiguration geformt.
Die erhaltene leitfähige Walze 1 weist eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität sowie eine, eine thermoplastischem Harz ähnliche Formbarkeit auf und weist einen niedrigen elektrischen Widerstand auf. Die leitfähige Walze 1 erzeugt kein schädliches Gas, wenn diese abgeschabt oder verbrannt wird. Das heißt, die leitfähige Walze 1 verunreinigt nicht die Umwelt und weist Thermoplastizität auf. Folglich ist die leitfähige Walze 1 recycelbar.
Wie in der 2 dargestellt, kann ein leitfähiges Band 3, wie beispielsweise ein Überführungsband, aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zusammengesetzt sein. Das leitfähige Band 3 wird durch zwei oder mehr Rollen 4 fest gestreckt. Das leitfähige Band 3 dient als ein Mittel zum Transportieren eines Blattes 6, wie beispielsweise Papier, indem es dieses auf seinem geraden Teilstück 5, welches auf seiner Oberseite angeordnet ist, bewegbar hält, und indem es ein auf einem fotosensitiven Bauteil gebildetes Tonerbild auf das Blatt 6 transferiert.
Beispiele der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele werden nachfolgend beschrieben.
Die, die in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Bestandteile enthaltenen Zusammensetzungen aller der Beispiele und der Vergleichsbeispiele wurden wie nachfolgend beschrieben zu einer walzenartigen Konfiguration geformt. Ein Schaft wurde in jede Walze eingeführt. Dadurch wurde die leitfähige Walze jedes der Beispiele und der Vergleichsbeispiele hergestellt.
In den Tabellen 1 und 2 sind die Zahlenwerte, welche oberhalb der Spalten dargestellt sind, welche die Volumenprozentzahl des ionenleitfähigen Mittels in der Matrix zeigt, in Gewichtsteilen angegeben. Die Abkürzung TPE in den Tabellen bedeutet thermoplastisches Elastomer.
Die eingesetzten Materialien waren wie folgt. Der Ölgehalt des 100 % ölverlängerten EPD ist in der Spalte des Enthärters enthalten. Der Wert von lediglich der Kautschukkomponente ist in der Spalte mit dem Kautschuk genannt. Das heißt, von den 100 Gewichtsteilen des in den Tabellen 1 und 2 gezeigten Enthärters sind 65 Gewichtsteile das in dem ölverlängerten EPDM enthaltene Öl und 35 Gewichtsteile sind das in der Verbindung (A1) enthaltene Öl.

• Kautschuk: EPDM hergestellt von Sumitomo Chemical, Esprene 670F (100 % verlängert durch Paraffinöl)
• Hydriertes Styrol TPE: SEEPS (Mn = 300.000, Mw = 342.000) hergestellt von Kuraray, Septon 4077
• Olefin-TPE: Milastomer 8030N, hergestellt von Mitsui Chemicals
• Olefinharz 1: Polypropylen, Novatech PP BC6 hergestellt von Japan Polychem
• Olefinharz 2: geradkettiges Polyethylen niedriger Dichte, Ultozex 3520L, hergestellt von Mitsui Sumitomo Polyolefin
• Olefinharz 3: Polypropylen, Mitsui Sumitomo Polypro B101 WAT, hergestellt von Mitsui Sumitomo Polyolefin
• Kompatibilisierungsmittel: Maleinsäure modifiziertes Polypropylen, Yumex 1010, hergestellt von Sanyo Chemical Industries
• Ionenleitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung: eine Chlor enthaltende thermoplastische Elastomerzusammensetzung enthaltend Phthalsäureester, Elastage ES2520A, hergestellt von Tosch
• Leitfähiges Mittel 1: Monohydrat von Natriumperchlorat wird zu einer Mischung von Nylon-12 + Polyetherblocknylon-l2-Copolymer zugefügt. Hergestellt von Ciba Speciality Chemicals, IRGASTAT P18
• Leitfähiges Mittel 2: Metallsalz wird zu Polyether-Polyolefin-Copolymer zugefügt. Hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Pelestat 300
• Leitfähiges Mittel 3: Monohydrat von Natriumperchlorat wird zu einer Mischung von Nylon-6 + Polyetherblocknylon-6-Copolymer zugefügt. Hergestellt von Ciba Speciality Chemicals, IRGASTAT P22
• Leitfähiges Mittel 4: Ruß hergestellt von Ketjen Black International, Ketjen Black EC
• Leitfähiges Mittel 5: Polyetherblockamidcopolymer, hergestellt von Elf Atochem. PEBAX MH1657
• Enthärter: Paraffinöl, Diana Prozessöl PW-380, hergestellt von Idemitsu Kosan
• Vernetzungsmittel 1: Tackrol 250-III (Vernetzungsmittelharz, halogeniertes Alkylphenolharz), hergestellt von Taoka Chemical
• Vernetzungsmittel 2: Tackrol 201 (Vernetzungsmittelharz), hergestellt von Taoka Chemical
• Vernetzungsaktivator: Zinkoxid, zinc oxide white, hergestellt von Mitsui Kinzoku.

Es wurde ein aus der leitfähigen Elastomerzusammensetzung jedes der Beispiele 1 bis 6 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 zusammengesetztes Pellet hergestellt.
Nachdem ein thermoplastisches Elastomer in einem Enthärter aufgequollen worden ist, werden das thermoplastische Elastomer und ein Pellet aus einem Olefinharz bei 160 °C bis 220 °C für 1 bis 20 Minuten in einem biaxialen Extruder, einem Kneter oder einem Banbury-Mischer geknetet, um eine Mischung (Verbindung) des thermoplastischen Elastomers, des Olefinharzes und des Enthärters herzustellen. Dann wurden in den biaxialen Extruder ein Pellet der mit einer Pelletvorrichtung gebildeten Verbindung, ein Pellet eines ölverlängerten Kautschuks, ein reaktives Phenolharz, welches als harzartiges Vernetzungsmittel fungiert, sowie Additive, wie beispielsweise Zinkoxid, eingeführt. Nachdem diese bei 160 °C bis 230 °C für eine bis 20 Minuten geknetet worden sind, um den Kautschuk dynamisch querzuvernetzen, wurde die Mischung extrudiert.
Daran anschließend wurde die extrudierte Zusammensetzung abgekühlt und zu einem Pellet geschnitten. Leitfähige Mittel wurden mit dem Pellet der dynamisch vernetzten Zusammensetzung vermischt. Dann wurde die Mischung erneut in den biaxialen Extruder eingeführt, um die Mischung für 1 bis 20 Minuten bei 160 °C bis 260 °C zu kneten. Die Mischung kann in einem Kneter oder in einem Banbury-Mischer anstelle von in einem biaxialen Extruder geknetet werden. Daran anschließend wurde die Mischung der dynamisch quervernetzten Kautschukzusammensetzung und des leitfähigen Mittels durch ein bekanntes Verfahren zu einem Pellet geformt. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 enthielt kein leitfähiges Mittel. Die dynamisch vernetzte Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 wurde ebenfalls erneut in den biaxialen Extruder eingeführt und zu einem Pellet geschnitten.
Bei der leitfähigen Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3 wurde die Mischung, nachdem ein aus einem thermoplastischen Olefinelastomer, Olefinharzen, einem Kompatibilisierungsmittel und einem leitfähigen Mittel zusammengesetztes Pellet trocken vermischt worden ist, in einen biaxialen Extruder eingeführt. Nachdem die Mischung bei 160 °C bis 260 °C für eine bis 20 Minuten geknetet worden ist, wurde die Mischung abgekühlt und zu einem Pellet geschnitten. Anders als in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 wurde das Kneten einmal in dem Extruder durchgeführt.
In dem Vergleichsbeispiel 4 wurde ein Pellet einer thermoplastischen Elastomerzusammensetzung, welche kommerziell erhältlich ist, eingesetzt.
• Herstellung einer Testprobe
Jedes Pellet wurde in einer Spritzgussvorrichtung geformt, um ein Gussblatt mit 130 mm × 130 mm × 2 mm zu formen, und die nach JIS spezifizierte Testprobe wird später beschrieben.
• Herstellung einer Walze
Jedes Pellet wurde in einen Harzextruder eingeführt, um dieses röhrenförmig zu extrudieren. Nachdem ein Schaft in das Rohr eingeführt worden ist und damit verbunden worden ist, wurde das Rohr auf eine benötigte Größe geschnitten und poliert, um eine leitfähige Walze zu bilden, welche als eine Übertragungswalze dient, auf der ein Laserstrahldrucker, nämlich der von Hewlett Packard Inc. hergestellte Laser Jet 4050, montiert wurde. Die röhrenförmige leitfähige Walze wies einen Innendurchmesser von 6 mm, einen Außendurchmesser von 14 mm und eine Länge von 218 mm auf.
• Beispiele 1 bis 6
Wie in der Tabelle 1 gezeigt, enthielt die leitfähige Walze jedes der Beispiele 1 bis 6 eine leitfähige Polymerzusammensetzung, welche die Verbindung (A1) enthaltend ein hydriertes thermoplastisches Styrolelastomer, ein Olefinharz und eine erforderliche Menge eines Enthärters sowie die Verbindung (A2) enthaltend EPDM als deren Hauptbestandteil und eine benötigte Menge eines Enthärters enthält, wobei die Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist. Ein ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthaltendes ionenleitfähiges Mittel wurde in jeder der Mischungen der Verbindungen (A1) und (A2) in einer spezifizierten Volumenfraktion dispergiert. Die Menge des in der leitfähigen Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 enthaltenen ionenleitfähigen Mittels betrug 6 Gewichtsteile, also weniger als 10 Gewichtsteile.
• Vergleichsbeispiele 1 bis 4
Wie in der Tabelle 2 gezeigt, war die leitfähige Elastomerzusammensetzung jedes der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 aus Komponenten zusammengesetzt, welche nicht dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung entsprechen. Insbesondere enthielt die leitfähige Elastomerzusammensetzung der Vergleichsbeispiele 1 und 2 kein ionenleitfähiges Mittel, welches ein Metallsalz und ein hauptsächlich Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthielt. Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3 war nicht quervernetzt. Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 4 enthielt ein kommerziell erhältliches Chlor enthaltendes thermoplastisches Elastomer.
Die nachfolgenden Tests wurden mit den Proben und den leitfähigen Walzen, welche aus den leitfähigen Elastomerzusammensetzungen der Beispiele und des Vergleichsbeispiels zusammengesetzt waren, durchgeführt. Die Testergebnisse der Untersuchungen sind in jeder der Tabellen gezeigt.
• Messung des Volumenwiderstandes
Gussblätter (130 mm × 130 mm × 2 mm) wurden hergestellt, um den Volumenwiderstand pv(Ω·cm) hiervon bei einer konstanten Temperatur von 23 °C, einer konstanten relativen Feuchtigkeit von 55 % und einer angelegten Spannung von 1.000 V in dem in der JIS K6911 spezifizierten Testverfahren mit einem digitalen Ultrahochwiderstandsmessgerät R-8340A, hergestellt von Advantest Corporation, zu messen.
In den Tabellen ist der Volumenwiderstand in einem herkömmlichen Logarithmus dargestellt.
• Messung der Härte
Die Härte jeder leitfähigen Walze wurde unter Einsatz des in der JIS K-6253 (Durometer vom Typ A) spezifizierten Verfahrens gemessen.
• Messung der Druckverformung
Die Druckverformung jeder Probe wurde bei einer Temperatur von 70 °C für 24 Stunden gemäß "Permanent set testing methods for rubber, vulcanized or thermoplastic", wie in der JIS K6262 spezifiziert, gemessen.
• Test zur Untersuchung von Verfärbung auf einem fotosensitiven Bauteil
Das Gussblatt jeder der Beispiele und der Vergleichsbeispiele wurde für eine Woche bei 32,5 °C und einer relativen Feuchtigkeit von 90 % gehalten, wobei jedes Gussblatt gegen ein fotosensitives Bauteil in einer Kartusche (Kartuschentyp: 4127X) eines Laserstrahldruckers vom Typ des von Hewlett Packard Inc. hergestellten Laser Jet 4050 gepresst wurde. Nachdem jedes Fragment von dem fotosensitiven Bauteil entfernt war, wurde ein Halbtondruck durch den Drucker, in dem das fotosensitive Bauteil angeordnet ist, durchgeführt. Ob auf den gedruckten Papierblättern durch Verunreinigung des fotosensitiven Bauteils verursachte Verfärbungen vorhanden waren oder nicht, wurde visuell überprüft, um Evaluierungen gemäß der nachfolgenden drei Kriterien zu machen:

O:: Auf gedrucktem Papier wurde keine Verfärbung beobachtet, als dieses visuell überprüft wurde.
Δ:: Geringer Grad an Verfärbung (nachdem fünf oder weniger Papierblätter gedruckt wurden, war eine Verfärbung auf dem Papier fast nicht zu erkennen und folglich beim Gebrauch kein Problem zu erkennen).
x: : Hoher Grad an Verfärbung (nachdem fünf oder mehr Papierblätter gedruckt wurden, konnten Verfärbungen auf dem Papier immer noch visuell erkannt werden).

• Formbarkeit
Das Pellet jedes der Beispiele und der Vergleichsbeispiele wurde in einem Extruder geformt. Die Verformbarkeit eines jeden Pellets wurde auf der nachfolgenden Basis evaluiert:

O:: Eine bevorzugte extrudierte Haut wurde beobachtet.
Δ:: Schlecht extrudierte Haut. Eine Walze konnte nicht hergestellt werden, sofern die Extrusionsgeschwindigkeit nicht verringert wurde und sofern die Abrasionslänge nicht hoch eingestellt wurde, indem das Pellet derart extrudiert wurde, dass der Außendurchmesser der Walze groß war.
x: : Ein Extrusionsverformen konnte nicht durchgeführt werden.

• Messung der Umfangsungleichmäßigkeit des elektrischen Widerstandes der Walze
Wie in der 3 dargestellt wurde die leitfähige Walze 11, in welche ein Metallschaft 12 eingeführt war, zum Messen der Umfangsungleichmäßigkeit des elektrischen Widerstandes jeder leitfähigen Walze 11 auf eine Aluminiumtrommel 13 montiert, wobei die leitfähige Walze 11 sich in Kontakt mit der Aluminiumtrommel 13 befand. Das vordere Ende eines Leiters mit einem Innenwiderstand r (100 Ω), welcher mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle 14 verbunden war, wurde mit einer Endoberfläche der Aluminiumtrommel 13 verbunden, und das vordere Ende eines Leiters, welcher mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 14 verbunden war, wurde mit einer Endoberfläche der leitfähigen Walze 11 verbunden.
Es wurde eine an den Innenwiderstand r des elektrischen Drahtes angelegte Spannung detektiert. Die detektierte Spannung betrug V.
Angenommen, dass die an die Vorrichtung angelegte Spannung auf E eingestellt wird, ist der Widerstand R der Walze wie folgt: R = r × E/(V-r). Weil der Begriff (-r) als geringfügig betrachtet wird, ist R = r × E/V.
Eine Last F von 500 g wurde auf beide Enden des Metallschafts 12 angelegt. Die Walze rotierte mit 30 UpM. Die angelegte Spannung E betrug 500 V. Die detektierte Spannung V wurde während vier Sekunden 100 mal gemessen. Der Widerstand R wurde unter Verwendung der vorgenannten Gleichung berechnet. Das Verhältnis des berechneten maximalen Widerstandswertes zu dem berechneten minimalen Widerstandswert wurde als die Umfangsungleichmäßigkeit festgestellt. Es ist bevorzugt, dass die Umfangsungleichmäßigkeit nicht weniger als 1,0 und nicht mehr als 1,2 beträgt. Die Messung wurde bei einer konstanten Temperatur von 23 °C und einer konstanten Feuchtigkeit von 55 % durchgeführt.
Wie in der Tabelle 1 gezeigt, enthielt die leitfähige Walze jedes der Beispiele 1 bis 5 die spezifizierte Menge des ionenleitfähigen Mittels. Folglich wurde festgestellt, dass die leitfähige Walze einen niedrigen Volumenwiderstand, eine geringe Druckverformung und eine angemessene Härte aufwies. Des Weiteren verfärbte die leitfähige Walze nicht das fotosensitive Bauteil, war die leitfähige Walze hinsichtlich ihrer Verformbarkeit hervorragend und wies eine angemessene Umfangsungleichmäßigkeit auf, d.h., diese hatte bevorzugte elektrische Eigenschaften. Weil die die leitfähige Walze zusammensetzende leitfähige Elastomerzusammensetzung thermoplastisch war, ist die leitfähige Walze recycelbar. Weil die leitfähige Elastomerzusammensetzung kein Chlor enthielt, verunreinigt diese nicht die Umwelt. Beispiel 6 enthielt eine geringe Menge des ionenleitfähigen Mittels. Daher hatte Beispiel 6 eine hohe elektrische Eigenschaft, hatte aber eine geringe Umfangsungleichmäßigkeit.
Wie in der Tabelle 2 gezeigt, enthielt die leitfähige Walze des Vergleichsbeispiels 1 kein leitfähiges Mittel. Folglich wies die leitfähige Walze einen hohen Widerstandswert auf und war folglich als ein leitfähiges Bauteil ungeeignet. Die leitfähige Walze des Vergleichsbeispiels 2 enthielt Kohlenstoff als deren leitfähiges Mittel und wies folglich einen großen Unterschied in dem elektrischen Widerstand auf. Das heißt, die Walze hatte eine große Umfangsungleichmäßigkeit. Ferner war die Verformbarkeit der leitfähigen Elastomerzusammensetzung nicht vorteilhaft. Die leitfähige Walze des Vergleichsbeispiels 3 wies eine hohe Druckverformung auf und war folglich als leitfähiges Bauteil ungeeignet. Die leitfähige Walze wies eine hohe Härte und einen hohen Volumenwiderstand auf. Die leitfähige Walze des Vergleichsbeispiels 4 verfärbte das fotosensitive Bauteil und wies eine große Druckverformung auf. Folglich war die leitfähige Walze als leitfähiges Bauteil ungeeignet. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung, aus der die leitfähige Walze zusammengesetzt war, enthielt eine große Menge von Materialien, wie beispielsweise Chlor und Phthalsäureestern, welche für die Umwelt ungünstig sind. Folglich ist es absehbar, dass die Verwendung dieser Walzen durch das Gesetz oder durch selbst auferlegte Kontrollen verboten ist.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthaltend die aus dem thermoplastischen Harz und/oder dem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzte Verbindung (A1) sowie die aus einem quervernetzten Kautschuk zusammengesetzte Verbindung (A2), wobei die Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist. Folglich wies die Elastomerzusammensetzung eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität und eine harzartige Verformbarkeit auf. Des Weiteren ist das ionenleitfähige Mittel (B), welche das Metallsalz und das Polyether enthaltende Blockcopolymer enthält, in der Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert. Daher ist es möglich, die bevorzugte Eigenschaft der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche als das Basismaterial fungiert, aufrechtzuerhalten und den elektrischen Widerstand wirksam zu verringern. Ferner weist die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine angemessene Härte auf und verfärbt ein fotosensitives Bauteil nicht. Zudem ist es möglich, zu verhindern, dass der elektrische Widerstand schwankt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das ionenleitfähige Mittel (B), nachdem die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) dynamisch quervernetzt worden ist, darin vermischt. Daher ist das ionenleitfä hige Mittel (B) selektiv in der Matrix der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) angeordnet. Folglich ist es möglich, eine Verschlechterung der Eigenschaften (Erhöhung der Härte und der Druckverformung) der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu unterdrücken, selbst wenn die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) enthält. Ferner ist es nicht erforderlich, die eingesetzte Menge des ionenleitfähigen Mittels (B) zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Materialkosten zu verringern.
Die semileitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Die semileitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der zweiten Ausführungsform enthält eine Verbindung (A1), welche ein thermoplastisches Styrolelastomer als deren Hauptbestandteil enthält, sowie eine Verbindung (A2), welche eine Kautschukkomponente, deren Hauptbestandteil EPDM ist, enthält, wobei die Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) durch dynamisches Quervernetzen der Verbindung (A2) mit zwei Arten an harzartigen Vernetzungsmitteln (insgesamt 12 Gewichtsteile) sowie einem Vernetzungsaktivator (3,5 Gewichtsteile) dispergiert ist.
Die Verbindung (A1) enthält ein Styrol-Ethylen-Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS), Polypropylen (PP), welches ein Olefinharz ist, sowie Paraffinöl, welches als Enthärter fungiert. Die Gewichtsteile der eingesetzten Verbindung (A1) betrug 100 Teile. SEEPS : PP : Öl = 100 : 35 : 170.
Die Verbindung (A2) besteht aus vernetzbarem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), welcher mit Paraffinöl um 100 % ölverlängert ist. Es wurden 200 Teile des ölverlängerten EPDM eingesetzt.
Das ionenleitfähige Mittel (B) enthält als dessen Basisharz Polyamid-12, welches ein Blockcopolymer des Polyamids-12 sowie Ether und Natriumperchlorat als das Metallsalz enthält. Das ionenleitfähige Mittel (B) ist in der semileitfähigen Elastomerzusammensetzung in einer Menge von 16,7 Gew.-% bezogen auf die Summe des Gewichts der Verbindung (A1) und dem des ionenleitfähigen Mittels (B) enthalten.
Die semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung weist eine Druckverformung von 17 % bei einer Temperatur von 70 °C für 22 bis 24 Stunden sowie eine Shore-Härte von 39 und einen Oberflächenwiderstand von weniger 10^9,8 (Ω) bei einer angelegten Spannung von 1.000 V auf.
Das Verfahren zum Herstellen der semileitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Nachdem die thermoplastische hydrierte Styrolelastomerzusammensetzung in dem Enthärter aufgequollen worden ist, werden die Mischung und ein Pellet eines Olefinharzes bei 160 °C bis 220 °C für 1 bis 20 Minuten in einem biaxialen Extruder, einem Kneter oder einem Banbury-Mischer geknetet, um ein Pellet herzustellen, welches aus einer Mischung (Verbindung A1) der thermoplastischen hydrierten Styrolelastomerzusammensetzung, des Olefinharzes und des Enthärters zusammengesetzt ist. Daran anschließend wird das Pellet, die Verbindung (A2) enthaltend einen ölverlängerten EPDM-Kautschuk, ein Phenolharz, welches als harzartiges Vernetzungsmittel fungiert, und erforderliche Additive, wie beispielsweise weißer Zink, Alterungsschutzmittel, ein Füllstoff und dergleichen, in den biaxialen Extruder eingeführt. Nachdem die Komponenten bei 160 °C bis 220 °C für 1 bis 20 Minuten geknetet worden sind, um den Kautschuk dynamisch querzuvernetzen, wird die Mischung extrudiert.
Daran anschließend wird eine extrudierte Zusammensetzung abgekühlt, um ein Pellet zu erhalten. Das ionenleitfähige Mittel (B) wird mit dem Pellet der dynamisch quervernetzten Verbindung vermischt. Dann wird die Mischung erneut in den biaxialen Extruder eingeführt, um die Mischung für 1 bis 20 Minuten bei 160 °C bis 220 °C zu kneten. Dadurch wird die semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der zweiten Ausführungsform erhalten. Die Mischung kann anstelle von in dem biaxialen Extruder in einem Kneter oder in einem Banbury-Mischer geknetet werden. Daran anschließend werden die Mischung (Elastomerzusammensetzung der zweiten Ausführungsform) der dynamisch quervernetzten Zusammensetzung und das leitfähige Mittel durch ein bekanntes Verfahren zu einem Pellet geformt.
Die semileitfähige Elastomerzusammensetzung wird unter Einsatz eines bekannten Verfahrens geformt, um eine Papier fördernde Walze gemäß der zweiten Ausführungsform zu bilden. Das heißt, die semileitfähige Elastomerzusammensetzung wird unter Einsatz des Extruders extrudiert, um eine röhrenförmige Walze zu erhalten.
Weil die antistatische Papier fördernde Walze durch Formen der semileitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung gebildet worden ist, weist diese eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität sowie eine harzartige Verformbarkeit auf. Ferner verwirklicht die antistatische Papier fördernde Walze eine Semileitfähigkeit. Die antistatische Papier fördernde Walze enthält kein Chlor und erzeugt auch kein schädliches Gas, wenn diese entsorgt wird. Das heißt, die leitfähige Walze verunreinigt nicht die Umwelt und ist thermoplastisch. Folglich ist die leitfähige Walze recycelfähig. Die semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung weist eine hohe Fließbarkeit und folglich eine hohe Verformbarkeit auf. Daher wird durch die antistatische Papier fördernde Walze nicht verursacht, dass bei dem Drucken eine Scherkraft auftritt, und diese kann folglich geeigneterweise als eine Papier fördernde Walze für einen Tintenstrahldrucker zum Bilden eines qualitativ hochwertigen Bildes eingesetzt werden.
Die Beispiele 7 bis 13 der Papier fördernden Walze gemäß der zweiten Ausführungsform und das Vergleichsbeispiel 5 werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Bei den Papier fördernden Walzen jedes der Beispiele 7 bis 13 wurden für die Untersuchung der Eigenschaften unter Einsatz eines Pellets eine Papier fördernde Walze und ein Gussblatt hergestellt, welches aus einer die in der Tabelle gezeigten Komponenten enthaltenden Elastomerzusammensetzung zusammengesetzt war. Jedes Pellet wurde unter Verwendung eines zu dem der zweiten Ausführungsform ähnlichen Verfahrens hergestellt.
In dem Vergleichsbeispiel 5 wurden für die Untersuchung der Eigenschaften ähnlich zu den Beispielen 7 bis 13 eine Papier fördernde Walze und ein Gussblatt wie folgt unter Einsatz eines Pellets, welches aus einer von Toso hergestellten, Chlor enthaltenden thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (Handelsname: Elastage) zusammengesetzt war, hergestellt.
Das heißt, ein durch Einsatz des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform hergestelltes Pellet aus einer Elastomerzusammensetzung wurde in einen Harzextruder eingeführt, um dieses in Röhrenform zu extrudieren. Das Rohr wurde geschnitten, um eine Papier fördernde Walze mit einem Innendurchmesser von 31 mm, einem Außendurchmesser von 36 mm und einer Breite von 17 mm zu erhalten.
In einer Spritzgussvorrichtung wurde ein Pellet geformt, um eine Gussplatte mit 130 mm × 130 mm × 2 mm zu bilden, und eine Testprobe eines in JIS spezifizierten Kompressionsballs wird später beschrieben. Die Eigenschaften hiervon wurden wie nachfolgend beschrieben evaluiert.
Die oberhalb der Spalten der Volumenfraktion dargestellten Zahlenwerte des in der Matrix enthaltenen leitfähigen Mittels geben die Gewichtsteile an.

• Ionenleitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung: Eine Chlor enthaltende thermoplastische Elastomerzusammensetzung enthaltend von Tosoh hergestellten Phthalsäureester, Elastage ES2520A
• Kautschuk: EPDM hergestellt von Sumitomo Chemical, nämlich Esprene 670F (mit Paraffinöl um 100 % Öl verlängert)
• Hydrierte Styrol-TPE-Verbindung: SEEPS (Mn = 300.000) hergestellt von Kuraray, Septon 4077 + PP (hergestellt von Japan Polychem, Novatech PP BC6) + Paraffinöl (hergestellt von Idemitsu Kosan, Diana Prozessöl PW-380); (SEEPS : PP : Öl) =(100 : 35 : 170).
• Leitfähiges Mittel 1: Polyetherblocknylon-l2-Harz + Metallsalz hergestellt von Ciba Speciality Chemicals, IRGASTAT P18 (Basisharz ist Blockcopolymer von Polyamid-12 sowie Ether und als Metallsalz fungierendes Natriumperchlorat enthaltendes Polyamid-12)
• Leitfähiges Mittel 2: Polyether-Polyolefin-Copolymer + Metallsalz, hergestellt von Sanyo Chemical Industries, Pelestat 300
• Leitfähiges Mittel 3: Polyetherblocknylon-6-Harz + Metallsalz, hergestellt von Ciba Speciality Chemicals, IRGASTAT P22 (das Basisharz ist Polyamid-6 enthaltend Blockcopolymer von Polyamid-6 sowie Ether und Natriumperchlorat, welches als Meteallsalz fungiert)
• Vernetzungsmittel 1: Tackrol 250-III, hergestellt von Taoka, Chemical
• Vernetzungsmittel 2: Tackrol 201, hergestellt von Taoka, Chemical
• Vernetzungsaktivator: Zinkoxid, zinc oxide white, hergestellt von Mitsui Kinzoku,

• Beispiele 7 bis 13
In den Beispielen 7 bis 13 wurde eine dynamisch quervernetzte Mischung aus 200 Gewichtsteilen (enthaltend 100 % Öl) EPDM sowie 100 Gewichtsteilen einer hydrierten Styrol-TPE-Verbindung als thermoplastische Elastomerzusammensetzung eingesetzt. In jedem der Beispiele 7 und 10 bis 13 wurde das, das Metallsalz und das Polyether enthaltende Blockcopolymerharz enthaltende leitfähige Mittel 1 als ionenleitfähiges Mittel (B) eingesetzt. In den Beispielen 7, 10 und 11 wurde das leitfähige Mittel 1 mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung derart vermischt, dass das leitfähige Mittel 1 in der Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung in einer Menge zwischen 9,8 Gew.-% und 28,6 Gew.-% bezogen auf die Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung dispergiert war. Das leitfähige Mittel 1 wurde in den Beispielen 12 bzw. 13 in einer Menge von 4,8 Gew.-% bzw. 37,5 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% der Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt.
In dem Beispiel 8 wurde das leitfähige Mittel 2 als das ionenleitfähige Mittel (B) eingesetzt. In dem Beispiel 9 wurde das leitfähige Mittel 3 als das ionenleitfähige Mittel (B) eingesetzt. Das leitfähige Mittel 2 und das leitfähige Mittel 3 wurden jeweils in einer Menge von 16,7 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% der Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt.
• Vergleichsbeispiel 5
In dem Vergleichsbeispiel 5 wurde eine Chlor enthaltende ionenleitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung, welche kommerziell erhältlich ist, eingesetzt. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 5 enthielt kein, ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthaltendes ionenleitfähiges Mittel.
Die thermoplastische Elastomerzusammensetzung und die Papier fördernde Walze jedes der Beispiele 7 bis 13 und des Vergleichsbeispiels 5 wurden vermessen und gemäß den nachfolgenden Tests untersucht.
• Messung des Oberflächenwiderstandes eines Gussblattes
Gussblätter (130 mm × 130 mm × 2 mm) wurden hergestellt, um den Oberflächenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1 kV, einer konstanten Temperatur von 23 °C und einer konstanten relativen Feuchtigkeit von 55 % mit einem von Advantest Corporation Inc. hergestellten digitalen Ultrahochwiderstandsmessgerät R-8340A zu messen. Die Messung wurde gemäß dem in der JIS K6911 spezifizierten Messverfahren für den Oberflächenwiderstand durchgeführt.
• Test zum Evaluieren der Druckleistung
Jede Walze wurde auf einen von Canon hergestellten Tintenstrahldrucker S300 montiert, um mit dem Drucker einen Ausdruck mit einem vorbe stimmten Format zu erstellen. Um zu evaluieren, ob die Tinte normal versprüht wurde, wurde die gedruckte Oberfläche des Papiers bei der Untersuchung mit einem Videomikroskop beobachtet. Wenn auf der Walze eine statische Elektrizität erzeugt wurde, wurde eine Bildstörung auf der gedruckten Oberfläche erzeugt.
Das Verfahren zum Überprüfen, ob die gedruckten Papierblätter verfärbt waren oder nicht, sowie das Verfahren zum Messen der Druckverformung und der Härte wurden unter Verwendung derselben der für die Tabelle 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt.
Wie in der Tabelle 3 gezeigt, wies die Papier fördernde Walze, welche aus der semileitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung der Beispiele 7 bis 13 zusammengesetzt war, eine Druckverformung von weniger als 30 % auf, wenn die Druckverformung bei einer Temperatur von 70 °C für 22 bis 24 Stunden gemessen wurde, und wies eine Shore-Härte von nicht weniger als 10 und nicht mehr als 51 auf. Ferner wies die Papier fördernde Walze, welche aus der semileitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung der Beispiele 7, 8, 9, 10, 11 und 13 zusammengesetzt war, einen Oberflächenwiderstand von weniger als 10¹¹ (Ω) auf, wenn der Oberflächenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V gemessen wurde. Bei denn Evaluierungstest der Druckleistung wurde mit Ausnahme des Beispiels 12 keine Abnormalität detektiert. Auf der Walze wurde keine statische Elektrizität erzeugt. Folglich wurde auf der Papieroberfläche beim Drucken keine Scherkraft erzeugt. Des Weiteren war das fotosensitive Bauteil nicht verfärbt.
Es wurde festgestellt, dass die thermoplastische Elastomerzusammensetzung und die Papier fördernde Walze jedes der Beispiele 7 bis 13 eine für eine Papier fördernde Walze geeignete Härte und eine entsprechende Druckverformung sowie eine überlegene antistatische Leistung aufwies.
Weil in dem Polymer des Materials jedes der Beispiele 7 bis 13 kein Chlor enthalten war, verschmutzt das Material nicht die Umwelt. Weil das Material jedes der Beispiele 7 bis 13 thermoplastisch ist, ist das Material recycelbar und fließfähig. Folglich weist das Material eine überlegene Verformbarkeit auf.
Bevor die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) und das ionenleitfähige Mittel (B) miteinander vermischt werden, wird die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) dynamisch quervernetzt. Daher ist es nicht notwendig, die eingesetzte Menge des ionenleitfähigen Mittels (B) zu erhöhen, und das ionenleitfähige Mittel (B) kann gleichmäßig in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert werden. Folglich ist es möglich, einen Anstieg der Härte der leitfähigen Elastomerzusammensetzung und eine Erhöhung der Materialkosten zu vermeiden.
Wie in der Tabelle 3 gezeigt, weist die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 5 eine hohe Druckverformung auf, weil die Zusammensetzung die leitfähigen Mittel 1 bis 3 enthält und Phthalsäureester, wie beispielsweise DOP, enthält, und löst sich daher, nachdem diese an dem Kernmetall befestigt worden ist. Folglich ist die Zusammensetzung für eine leitfähige Walze ungeeignet. Ferner verfärbte die Papier fördernde Walze das fotosensitive Bauteil. Die Papier fördernde Walze des Beispiels 12 enthielt eine geringe Menge des leitfähigen Mittels 1. Im Speziellen wurden 4,8 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) mit 100 Gewichtsteilen der Matrixkomponente der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) vermischt. Das heißt, das eingesetzte ionenleitfähige Mittel (B) lag außer halb des spezifizierten Bereiches von nicht weniger als 9 Gew.-% und nicht mehr als 30 Gew.-%. Daher wies der Oberflächenwiderstand der Papier fördernden Walze einen großen herkömmlichen Logarithmus von 13,5 auf. Aus diesem Grund wird bei dem Druckleistungstest aufgrund der Erzeugung von statischer Elektrizität eine Scherkraft erzeugt. Allerdings wies das Beispiel 12 eine geringe Druckverformung auf und das fotosensitive Bauteil war nicht verfärbt. Weil die Zusammensetzung des Beispiels 13 eine große Menge (37,5 Gew.-%) des leitfähigen Mittels 1 enthielt, wies die Papier fördernde Rolle eine Härte von 51 auf und wies einen geringen Reibungskoeffizienten auf.
Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben.
Ähnlich zu der ersten Ausführungsform wird die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der dritten Ausführungsform zu einer zylindrischen Walze geformt. Ein Schaft wird in ein hohles Teilstück der Walze durch Presssitz eingeführt oder der Schaft und die Walze werden miteinander mit einem Klebstoff verklebt.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der dritten Ausführungsform enthält eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthaltend eine Verbindung (A1), welche aus einem thermoplastischen Harz und/oder einem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzt ist, sowie eine Verbindung (A2), welche aus einem vernetzbaren Kautschuk zusammengesetzt ist, wobei die Verbindung (A2) in der Verbindung (A1) durch dynamisches Vernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist, sowie ein ionenleitfähiges Mittel (B), welches ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthält, wobei das ionenleitfähige Mittel (B) in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert ist, sowie Ruß (C), welches in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert ist.
Die leitfähige Elastomerzusammensetzung, welche zusätzlich zu dem ionenleitfähigen Mittel (B) den Ruß (C) enthält, weist eine Druckverformung von 22 % auf, wenn die Druckverformung bei einer Temperatur von 70 °C für 22 Stunden gemessen wird, und weist einen Volumenwiderstand von 10⁶ (Ω·cm) auf, wenn dieser bei einer angelegten Spannung von 1000 V gemessen wird. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung enthält das ionenleitfähige Mittel (B) sowie den Ruß (C) in einer Menge von 15,0 Gew.-% bzw. von 2,3 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen Elastomerzusammensetzung.
Insbesondere werden als das thermoplastische Harz und/oder als das thermoplastische Elastomer Polypropylen (PP) sowie Styrol-Ethylen-Ethylen/Propylen-Styrol-Copolymer (SEEPS) eingesetzt. Als quervernetzender Kautschuk wird Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk eingesetzt. Die leitfähige Elastomerzusammensetzung enthält eine erforderliche Menge an Enthärter. Der vernetzbare Kautschuk wird mit einem harzartigen Vernetzungsmittel dynamisch quervernetzt.
Als das ionenleitfähige Mittel (B) wird von Ciba Speciality Chemicals hergestelltes IRGASTAT P18 eingesetzt. Das IRGASTAT P18 enthält als dessen Basisharz Polyamid-12, welches das Blockcopolymer von Polyamid-12 sowie Ether und Natriumperchlorat als das Metallsalz enthält.
Als Ruß (C) wurde leitfähiges Ketjen Black EC eingesetzt.
Das Verfahren zum Herstellen der leitfähigen Elastomerzusammensetzung gemäß der dritten Ausführungsform wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Beim Formen der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) werden Öl enthaltendes SEEPS, PP, EPDM sowie Vernetzungsmittel (Tacky Roll) sowie ZnO in einen biaxialen Extruder eingeführt und bei 200 °C und 200 UpM geknetet. Bevor das extrudierte Harz pelletiert wird, wird das dynamische Quervernetzen beendet.
Das ionenleitfähige Mittel (B) und der Ruß (C) werden bei 200 °C geknetet, um den Ruß (C) in dem ionenleitfähigen Mittel (B) gleichmäßig zu dispergieren. Dadurch wird ein leitfähiges Verbundmaterial erhalten.
Daran anschließend wird das leitfähige Verbundmaterial der vernetzten thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) zugefügt. Daran anschließend werden das leitfähige Verbundmaterial und die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) bei 200 °C und 200 UpM geknetet. Dadurch wird die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der dritten Ausführungsform hergestellt.
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird durch ein bekanntes Verfahren geformt, um die leitfähige Walze gemäß der dritten Ausführungsform zu bilden. Das heißt, die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung wird unter Einsatz eines Extruders extrudiert, um eine röhrenförmige Walze zu erhalten.
Die so gebildete leitfähige Walze weist eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität sowie eine harzartige Verformbarkeit auf und verwirklicht eine hohe Leitfähigkeit. Die leitfähige Walze enthält keinen Schwefel und erzeugt folglich, wenn diese entsorgt wird, kein schädliches Gas. Das heißt, die leitfähige Walze verschmutzt nicht die Umwelt und ist thermoplastisch. Daher ist die leitfähige Walze recycelbar. Die semileitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung weist eine hohe Fließfähigkeit auf und zeichnet sich daher durch eine hohe Verformbarkeit aus. Folglich kann die leitfähige Walze geeigneterweise als eine Antriebswalze eines elektrofotografischen Geräts eingesetzt werden.
Die Beispiele der vorliegenden Erfindung und die Vergleichsbeispiele werden nachfolgend im Detail beschrieben.
• Beispiel 14
57 Gewichtsteile Paraffinöl, welches ein Enthärter ist, wurden einer Mischung aus 32 Gewichtsteilen Septon 4077 (SEEPS), welches von Kuraray hergestellt wird und ein thermoplastisches hydriertes Styrolelastomer ist, sowie 11 Gewichtsteilen Polypropylen (PP), welches ein Olefinharz ist, zugefügt. Nachdem die Mischung über Nacht stehengelassen wurde, wurde diese bei 180 °C und 200 UpM mit einem von Ipeck Inc. hergestellten biaxialen Extruder extrudiert, um ein Pellet zu erhalten.
Die nachfolgenden Verbindungen wurden zu dem Pellet zugefügt: 3,5 Gewichtsteile Zinkoxid, 12 Gewichtsteile eines harzartigen Vernetzungsmittels (9 Gewichtsteile Tackrol 201, hergestellt von Taoka Chemical, und 3 Gewichtsteile Tackrol 250-III, hergestellt von Taoka Chemical), 15 Gewichtsteile Polypropylen (PP) sowie 200 Gewichtsteile Esprene 670F (ölverlängertes EPDM), hergestellt von Sumitomo Chemical (von den 200 Gewichtsteilen waren 100 Gewichtsteile Öl). Die Mischung wurde in einen biaxialen Extruder eingeführt, um bei 200 °C und 200 UpM ein dynami sches Quervernetzen durchzuführen, um die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) zu erhalten.
100 Gewichtsteile eines antistatischen Mittels, welches aus dem ionenleitfähigen Mittel (B) (IRGASTAT P18 (Basisharz bestehend aus Polyamid-12, welches ein Metallsalz und Blockcopolymer von Polyamid-12 sowie Ether enthält), hergestellt von Ciba Speciality Chemicals) besteht, sowie 15 Gewichtsteile Ketjen Black EC, welches der Ruß (C) ist, wurden geknetet, um den Ruß (C) gleichmäßig in dem ionenleitfähigen Mittel (B) zu dispergieren. Dadurch wurde ein leitfähiges Verbundmaterial erhalten.
69 Gewichtsteile des erhaltenen Verbundmaterials sowie 330,5 Gewichtsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein dem zuvor beschriebenen Verfahren ähnliches Verfahren hergestellt worden ist, wurden bei 200 °C und 200 UpM in einem von Kobe Steel hergestellten biaxialen Extruder geknetet. Auf diese Weise wurde die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten. 15,0 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) sowie 2,3 Gew.-% des Rußes (C) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt.
Die erhaltenen Materialien wurden durch Spritzgießen geformt, um eine widerstandsmessende flache Platte zu erhalten. Durch Formen der Materialien wurde eine Druckverformung messende Probe hergestellt. Die Druckverformung betrug 25 %. Der Volumenwiderstand betrug weniger als 10⁶ (Ω·cm).
• Beispiel 15
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Beispiels 15 wurde durch Durchführen eines zu dem des Beispiels 14 ähnlichen Verfahrens hergestellt, ausgenommen, dass 66 Gewichtsteile eines leitfähigen Verbundmaterials, welches durch Kneten von 100 Gewichtsteilen Irgastat P18, welches das ionenleitfähige Mittel (B) ist, sowie 10 Gewichtsteilen Ketchen Black EC, welches der Ruß (C) ist, um den Ruß (C) gleichmäßig in dem ionenleitfähigen Mittel (B) zu dispergieren, erhalten worden ist, sowie 330,5 Gewichtsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein zu dem des Beispiels 14 ähnliches Verfahren hergestellt worden ist, in einem biaxialen Extruder, welcher von Kobe Steel hergestellt worden ist, geknetet wurden.
15,1 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) sowie 1,5 Gew.-% des Rußes (C) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt. Die Druckverformung betrug 23 %. Der Volumenwiderstand betrug 10^6,5 (Ω·cm).
• Beispiel 16
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Beispiels 16 wurde durch Ausführen eines zu dem des Beispiels 14 ähnlichen Verfahrens hergestellt, ausgenommen, dass 64,5 Gewichtsteile eines leitfähigen Verbundmaterials, welches durch Kneten von 100 Gewichtsteilen Irgastat P18, welches das ionenleitfähige Mittel (B) ist, sowie 7,5 Gewichtsteilen Ketjen Black EC, welches der Ruß (C) ist, um den Ruß (C) gleichmäßig in dem ionenleitfähigen Mittel (B) zu dispergieren, erhalten worden ist, sowie 330,5 Gewichtsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein dem des Beispiels 14 ähnliches Verfahren hergestellt worden ist, in einem biaxialen Extruder, welcher von Kobe Steel hergestellt worden ist, geknetet wurden.
15,2 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) sowie 1,1 Gew.-% des Rußes (C) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt. Die Druckverformung betrug 23 %. Der Volumenwiderstand betrug 10^7,3 (Ω·cm).
• Beispiel 17
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung, welche in dem Beispiel 14 erhalten worden ist, wurde in einem monoaxialen Extruder extrudiert. Ein Rohr mit einem Durchmesser von 21 mm wurde in die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung einführt. Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung wurde poliert, um den Außendurchmesser der erhaltenen leitfähigen Walze auf 23 mm einzustellen.
• Beispiel 18
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Beispiels 18 wurde hergestellt, ausgenommen, dass 60 Gewichtsteile Irgastat P18, welches kein Ruß enthielt, sowie 330,5 Gewichtsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein zu dem des Beispiels 14 ähnliches Verfahren hergestellt worden ist, in einem biaxialen Extruder, welcher von Kobe Steel hergestellt worden ist, geknetet wurden. Das heißt, die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Beispiels 18 enthielt keinen Ruß (C).
15,4 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammen setzung eingesetzt. Die Druckverformung betrug 20 %. Der Volumenwiderstand betrug 10^8,6 (Ω·cm).
• Beispiel 19
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Beispiels 19 wurde hergestellt, ausgenommen, dass 63 Gewichtsteile eines leitfähigen Verbundmaterials, welches durch Kneten von 100 Gewichtsteilen Irgastat P18 und 5 Gewichtsteilen Ketjen Black EC, um den Ketjen Black EC gleichmäßig in dem Irgastat P18 zu dispergieren, erhalten worden ist, sowie 330,5 Gewichsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein zu dem des Beispiels 14 ähnliches Verfahren hergestellt worden ist, in einem biaxialen Extruder, welcher von Kobe Steel hergestellt worden ist, geknetet wurden.
15,2 Gew.-% des ionenleitfähigen Mittels (B) sowie 0,8 Gew.-% des Rußes (C) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt. Die Druckverformung betrug 21 %. Der Volumenwiderstand betrug 10^8,3 (Ω·cm).
• Vergleichsbeispiel 6
Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 14 wurde hergestellt, ausgenommen, dass 25 Gewichtsteile Ketjen Black EC und 330,5 Gewichtsteile der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A), welche durch ein zu dem des Beispiels 14 ähnliches Verfahren gebildet worden ist, in einem biaxialen Extruder, welcher von Kobe Steel hergestellt worden ist, geknetet wurden.
Das heißt, die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 enthielt kein ionenleitfähiges Mittel (B).
7,0 Gew.-% Ruß (C) wurden bezogen auf das Gesamtgewicht der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung eingesetzt. Die Druckverformung betrug 38 %. Der Volumenwiderstand betrug weniger als 10⁶ (Ω·cm).
Die Messung und die Untersuchung der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung jedes der Beispiele 14 bis 16 und 18, 19 und des Vergleichsbeispiels 6 sowie die leitfähige Walze des Beispiels 17 wurden gemäß den nachfolgenden Aspekten durchgeführt.
Die Messung des Volumenwiderstandes und der Druckverformung wurden unter Einsatz desselben, wie dem für die Tabelle 1 beschriebenen Verfahrens durchgeführt.
Ein Monsanto-Verarbeitbarkeitstestgerät wurde eingesetzt, um die Verarbeitbarkeit jeder der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzungen durch Extrudieren derselben bei 200 °C zu untersuchen.
Das Material des Beispiels 14 wurde bei 200 °C extrudiert, um unter Einsatz des Monsanto-Verarbeitbarkeitstestgeräts ein Rohr zu bilden. Als ein Ergebnis wies das Rohr auf dessen Oberfläche feine und glatte Stränge auf. Damit wurde bestätigt, dass die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung thermoplastisch war.
Das Material des Beispiels 15 wurde ebenfalls extrudiert, um unter Einsatz des Monsanto-Verarbeitbarkeitstestgeräts ein Rohr zu bilden. Als ein Ergebnis wurde bestätigt, dass die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung vorteilhaft extrudiert werden konnte.
Das Material des Beispiels 16 wurde ebenfalls extrudiert, um unter Einsatz eines monoaxialen Extruders ein Rohr zu bilden. Als ein Ergebnis wurde bestätigt, dass die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung vorteilhaft extrudiert werden konnte.
Weil das Material jedes der Beispiele 14 bis 16 fließbar ist, konnte das Material, wie vorstehend beschrieben, zu einem Rohr mit einer schönen glatten Oberfläche extrudiert werden. Folglich weist das Material eine exzellente Verformbarkeit auf und ist recycelbar. Das heißt, der elektrische Widerstandswert kann durch Erhöhen der Menge des teuren ionenleitfähigen Mittels nicht signifikant verringert werden, aber durch Einsatz einer geringen Menge an Ruß verringert werden. Daher ist das Material jedes der Beispiele 14 bis 16 kostengünstig. Weil eine geringe Menge Ruß eingesetzt wird, wird die Eigenschaft des Materials nicht verschlechtert. Das heißt, die Fließbarkeit und die Druckverformung verschlechterten sich nicht.
Die leitfähige Walze des Beispiels 17 wies auf ihrer Oberfläche eine ausreichend glatte Oberflächenbeschaffenheit auf. Die leitfähige Walze wurde auf eine Kopiermaschine montiert, um diese als eine Antriebsrolle für ein Überführungsband einzusetzen. Das Ergebnis war, dass kein Schlupf auftrat und folglich keine Probleme auftraten.
Weil das Beispiel 18 keinen Ruß enthielt, betrug der Volumenwiderstand der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 18 10^8,6 (Ω·cm). Weil das Irgastat P18 des Vergleichsbeispiels 19 lediglich fünf Gewichtsteile Ruß enthielt, betrug der Volumenwi derstand der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 19 10^8,3 (Ω·cm). Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 wies einen niedrigeren Volumenwiderstand als die untere Messgrenze sowie eine Druckverformung von 38 % auf. Die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 6 wurde langsam extrudiert, um unter Einsatz des monoaxialen Extruders ein Rohr zu bilden. Das Ergebnis war, dass das Rohr eine sehr hohe Temperatur sowie eine raue Oberfläche aufwies. Das heißt, das Rohr wies eine geringe Verformbarkeit auf.
Die Leitfähigkeit der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung jedes der Beispiele 14 bis 16 wird nicht durch Erhöhen der Menge des teuren ionenleitfähigen Mittels, aber durch Einsatz einer geringen Menge Ruß verbessert. Folglich weist die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung einen Volumenwiderstand von weniger als 10^8,6 (Ω·cm), besonders bevorzugt von weniger als 10⁸ (Ω·cm) und ganz besonders bevorzugt von weniger als 10⁶ (Ω·cm) auf, wenn der Volumenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V gemessen wird. Daher kann die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung mit geringen Kosten hergestellt werden, ist diese thermoplastisch und ist diese recycelbar. Weil eine geringe Menge Ruß eingesetzt wird, verschlechtert sich ferner die Fließbarkeit und die Druckverformung der leitfähigen thermoplastischen Elastomerzusammensetzung nicht. Weil die leitfähige thermoplastische Elastomerzusammensetzung der Beispiele 14 bis 16 fließbar ist, ist es einfach, die leitfähige Walze herzustellen.
Wie zuvor beschrieben, ist das Basismaterial der leitfähigen Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A), welche die Verbindung (A1), welche aus einem thermoplastischen Harz und/oder einem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzt ist, und die Verbindung (A2) enthält, welche aus einem vernetzbaren Kautschuk zusammengesetzt ist und in der Verbindung (A1) durch dynamisches Vernetzen der Verbindung (A2) dispergiert ist. Daher wird ermöglicht, dass die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine gummiartige Beständigkeit, Elastizität, Flexibilität sowie eine harzartige Verformbarkeit aufweist. Des Weiteren ist das ionenleitfähige Mittel (B), welche das Metallsalz und das Polyether enthaltende Blockcopolymerharz enthält, in dem Basismaterial dispergiert. Daher ist es möglich, die bevorzugten Eigenschaften der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung zu erhalten und den elektrischen Widerstand wirksam zu verringern. Ferner weist die leitfähige Elastomerzusammensetzung eine angemessene Härte auf, verfärbt diese ein fotosensitives Bauteil nicht und ist diese dazu fähig, eine Variation des elektrischen Widerstandes zu verringern.
Wenn die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) und den Ruß (C) enthält, kann die leitfähige Elastomerzusammensetzung hinsichtlich ihrer Leitfähigkeit verbessert werden, und diese weist eine hohe Fließbarkeit und Verformbarkeit auf. Weil die leitfähige Elastomerzusammensetzung die Umwelt nicht verschmutzt und diese thermoplastisch ist, ist diese recycelbar und kann kostengünstig hergestellt werden.
Daher wird die leitfähige Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise für leitfähige Bauteile eingesetzt, wie beispielsweise für leitfähige Bänder, wie beispielsweise ein Überführungsband, sowie für leitfähige Walzen, beispielsweise eine Übertragungswalze, eine Antriebswalze und eine Entwicklerwalze, eine Ladewalze und dergleichen, für eine Kopiermaschine, einen Drucker und dergleichen. Weil die leitfähige Polymerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung die Umwelt nicht verschmutzt und diese thermoplastisch ist, ist diese recycelbar und kann kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen der leitfähigen Elastomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung wird das ionenleitfähige Mittel (B) mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) vermischt, nachdem die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) dynamisch quervernetzt worden ist. Folglich wird das ionenleitfähige Mittel (B) selektiv in der Matrix der dynamisch vernetzten thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) angeordnet. Daher ist es möglich, eine Verschlechterung der Eigenschaften (eine Erhöhung der Härte und der Druckverformung) der leitfähigen Elastomerzusammensetzung zu unterdrücken, selbst wenn die leitfähige Elastomerzusammensetzung das ionenleitfähige Mittel (B) enthält. Ferner ist es nicht erforderlich, die eingesetzte Menge des ionenleitfähigen Mittels zu erhöhen. Daher ist es möglich, die Materialkosten zu verringern.

Claims

Leitfähige Elastomerzusammensetzung enthaltend eine thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) enthaltend eine aus einem thermoplastischen Harz und/oder einem thermoplastischen Elastomer zusammengesetzte Verbindung (A1) sowie eine Verbindung (A2), welche aus einer oder mehreren Kautschukkomponenten ausgewählt aus EPDM, Butylkautschuk, Ethylenpropylenkautschuk, Acrylkautschuk, chlorsulfoniertem Polyethylenkautschuk, BIMS, das ein durch Bromieren eines Copolymers mit Isobutylen und p-Methylstyrol gebildeter Kautschuk ist, Fluorkautschuk und Silikonkautschuk zusammengesetzt ist und in der Verbindung (A1) durch dynamisches Vernetzen der Verbindung (A2) mit einem Vernetzungsmittel dispergiert ist, sowie ein, ein Metallsalz und ein Polyether enthaltendes Blockcopolymerharz enthaltendes ionenleitfähiges Mittel (B), das mit der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) vermischt und in der thermoplastischen Elastomerzusammensetzung (A) dispergiert ist.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, welches einen Volumenwiderstand von nicht mehr als 10¹¹ (Ω·cm) aufweist, wenn der Volumenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V mit einem in der JIS K6911 spezifizierten Verfahren gemessen wird.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, des Weiteren enthaltend Russ (C) und aufweisend einen Volumenwiderstand von nicht mehr als 10⁸ (Ω·cm), wenn der Volumenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V mit einem in der JIS K6911 spezifizierten Verfahren gemessen wird.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das in dem Tonleitfähigen Mittel enthaltende Polyether enthaltende Blockcopolymerharz aus einem oder mehreren Harzen besteht, welche ausgewählt sind aus einer Gruppe aus einem Polyetherblockamidcopolymerharz, einer modifzierten Verbindung eines Polyetheresteramidharzes und einem Polyetherblockpolyolefinharz.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das ionleitfähige Mittel aus einer Zusammensetzung enthaltend eine Mischung eines Polyetherblockamidcopolymerharzes und eines Polyamidhomopolymers sowie einem Metallsalz besteht.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, welche das ionenleitfähige Mittel (B) in einem Volumenverhältnis von nicht weniger als 8 % und nicht mehr als 45 % enthält.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die thermoplastische Elastomerzusammensetzung (A) eine, ein thermoplastisches Styrolelastomer und/oder ein Olefinharz als eine Hauptkomponente hiervon enthaltende Verbindung (A1) enthält.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei als das thermoplastische Styrolelastomer hydriertes thermoplastisches Styrolelastomer eingesetzt wird.
Leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das dynamische Vernetzen unter Einsatz eines harzigen Vernetzungsmittels durchgeführt wird.
Leitfähige Walze zum Gebrauch in einem elektrofotographischen Apparat, welche durch die leitfähige Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1 gebildet ist.
Leitfähige Walze nach Anspruch 10, wobei die leitfähige Walze als eine antistatische Papierförderwalze mit einer Druckverformung von weniger als 30 %, wenn die Druckverformung bei einer Temperatur von 70 °C für 22 bis 24 Stunden mit einem in der JIS K6262 spezifizierten Verfahren gemessen wird, und mit einer Shore A-Härte von nicht weniger als 10 und nicht mehr als 50 sowie mit einem Oberflächenwiderstand von nicht mehr als 10¹¹ (Ω), wenn der Oberflächenwiderstand bei einer angelegten Spannung von 1.000 V mit einem in der JIS K6911 spezifizierten Testverfahren gemessen wird, eingesetzt wird.
Verfahren zum Herstellen einer leitfähigen Elastomerzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die thermoplastische Elastomerzusammensetzung dynamisch vernetzt wird, bevor die thermoplastische Elastomerzusammensetzung und das ionenleitfähige Mittel miteinander vermischt werden.